JPH11208565A - Electric motor assist unit - Google Patents
Electric motor assist unitInfo
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- JPH11208565A JPH11208565A JP1523098A JP1523098A JPH11208565A JP H11208565 A JPH11208565 A JP H11208565A JP 1523098 A JP1523098 A JP 1523098A JP 1523098 A JP1523098 A JP 1523098A JP H11208565 A JPH11208565 A JP H11208565A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、通常の自転車にも
後付けタイプとして電動モータ等の補助動力装置の装着
が可能な電動アシストユニット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 assist unit to which an auxiliary power unit such as an electric motor can be attached as a retrofit type to an ordinary bicycle.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電動モータ等の補助動力装置を備
えた電動アシスト自転車としては、例えば特開平7−4
0878号公報に開示されたものがある。このものは、
人力によってペダルを漕いでクランク軸に発生する動力
と、電動モータから伝達される動力とが、クランク軸か
ら同軸にて出力される型式を採用している。そのため
に、クランク軸周りを専用設計のユニットとし、それに
適合させて車体フレームも設計されていた。このような
クランク同軸出力タイプのものでは、フレームを専用フ
レームとして電動ユニットに適合させる必要があり、通
常のフレーム製造工程を生かせずにコスト高を招いた。
しかも、人力の出力と電動モータとの出力を同軸にする
ためにクランク軸周りの構造が複雑かつ大型になるばか
りか、クランク軸の回転数に比較して大きな回転数を有
する電動モータの減速比を大きくする必要があり、それ
らの間のマッチングも面倒であった。2. Description of the Related Art Conventionally, as an electric assist bicycle equipped with an auxiliary power device such as an electric motor, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
There is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 0878. This one is
A type is used in which the power generated on the crankshaft by pedaling manually and the power transmitted from the electric motor are output coaxially from the crankshaft. For that purpose, a specially designed unit around the crankshaft was used, and the body frame was also designed to fit. In such a crank coaxial output type, it is necessary to adapt the frame to the electric unit as a dedicated frame, so that the cost is increased without using a normal frame manufacturing process.
In addition, the structure around the crankshaft is complicated and large in order to make the output of the human power and the output of the electric motor coaxial, and the reduction ratio of the electric motor having a large rotational speed compared to the rotational speed of the crankshaft is not only increased. And the matching between them was troublesome.
【0003】そのようなことから、図8に示した特開平
7−143603号公報に開示されたものや、図9に示
した特開平8−207872号公報に開示されたものの
ように、クランク軸とは別軸にて補助動力を付加する構
成を備えた電動アシストユニットが提案された。図8の
従来例のものを説明すると、図示省略の電動モータから
の補助動力がアシストされた後輪チェーンホイール11
0は、同時に人力によるペダル踏力からの駆動力が伝達
されたチェーン112からの回転駆動力を受ける。通
常、この種電動アシストユニットでは、人力によるペダ
ル踏力の状態を検出して電動アシストユニットである補
助動力の出力すなわち電力供給を制御しているため、人
力によるペダル踏力に応じてチェーン112の張力が変
化することを検出する手段として、図示のように取付部
135に取着されたスプリング136にて牽引されたア
イドラプーリー134の軸部132a周りの揺動を、揺
動部材132のスイッチ駆動片133の近接スイッチ1
15へのオン・オフによって生じる信号パターンによ
り、電動アシストユニットからの補助動力をオン・オフ
するように構成されたものである。[0003] For this reason, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-143603 shown in FIG. 8 and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-207787 shown in FIG. There has been proposed an electric assist unit having a configuration in which auxiliary power is added by a separate shaft. 8, the rear wheel chainwheel 11 assisted by an auxiliary power from an electric motor (not shown) will be described.
0 simultaneously receives the rotational driving force from the chain 112 to which the driving force from the pedaling force by the human power is transmitted. Normally, in this type of electric assist unit, the state of the pedaling force by human power is detected to control the output of the auxiliary power, that is, the power supply, which is the electric assist unit. As means for detecting the change, the swing around the shaft portion 132a of the idler pulley 134 pulled by the spring 136 attached to the attachment portion 135 as shown in FIG. Proximity switch 1
The auxiliary power from the electric assist unit is turned on and off according to a signal pattern generated by turning on and off the control unit 15.
【0004】図9の従来例のものは、補助動力である電
動モータ214をシートチューブ211に固定されたモ
ータスティ220に固定し、レバー212の支軸をモー
タ214と同軸とし、該レバー212の長手方向中心線
Oをチェーン209と平行に配置したもので、モータ2
14の出力軸には、減速装置として駆動ピニオン221
が固定されて大径の補助ギヤ222を駆動するようにさ
れ、該ギヤ222と一体の補助スプロケット213がチ
ェーン209に噛合している。これにより、人力による
ペダル踏力が増大してチェーン209の張力が増大すれ
ば、レバー212の揺動によってロードセル215の圧
力が増大してモータ214が作動するものである。In the prior art shown in FIG. 9, an electric motor 214, which is an auxiliary power, is fixed to a motor stay 220 fixed to a seat tube 211, and a support shaft of a lever 212 is made coaxial with the motor 214. The longitudinal center line O is arranged parallel to the chain 209.
The output shaft 14 has a drive pinion 221 as a reduction gear.
Is fixed to drive the large-diameter auxiliary gear 222, and the auxiliary sprocket 213 integral with the gear 222 meshes with the chain 209. Accordingly, if the pedaling force by human power increases and the tension of the chain 209 increases, the pressure of the load cell 215 increases due to the swing of the lever 212, and the motor 214 operates.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】これら図8および図9
に開示されたいずれのものも、通常の自転車に人力によ
るクランク軸とは別途にて補助動力装置である電動アシ
ストユニットを後付けにて装着することができ、自転車
自体のフレーム等を低コストで製造できる電動アシスト
自転車を提供できることとなったものの、前述したよう
な人力によるペダル踏力を検出するために設置されたチ
ェーンの張力すなわちテンション検出装置の取付位置が
きわめて精度を要するものであった。図8の従来例で
は、チェーンのテンション検出装置であるアイドラプー
リー134は後フレーム113bに装着され、図9の従
来例では補助スプロケット213はシートチューブ21
1に固定されている。FIG. 8 and FIG.
Can be mounted on a normal bicycle separately from the human-powered crankshaft, and an electric power assist unit, which is an auxiliary power unit, can be manufactured at low cost. Although it was possible to provide a power-assisted bicycle that could be provided, the tension of the chain installed for detecting the pedaling force by human power as described above, that is, the mounting position of the tension detecting device required extremely high precision. In the conventional example of FIG. 8, an idler pulley 134 as a chain tension detecting device is mounted on the rear frame 113b, and in the conventional example of FIG.
Fixed to 1.
【0006】前述の図8や図9に開示された従来例のも
のでは、それぞれのテンションプーリー等がチェーンに
対して取付位置の変動を生じやすい後フレームやシート
チューブに装着されている。図10には、駆動スプロケ
ットと後輪スプロケットとそれらの間に設置されたチェ
ーンのテンション検出装置であるテンションプーリーの
3点にチェーンが張設された状態が示されている。図1
0(A)と(B)とはテンションプーリーの上下の取付
位置がそれぞれL1、L2(L1>L2)の場合であ
り、図10(C)と(D)とはテンションプーリーの前
後の取付位置がそれぞれL1、L2(L1>L2)の場
合を想定しており、人力によるペダル踏力を加えたと
き、図10(A)ではチェーンにかかるテンションTa
(反力Tb)の分力Tcとなるが、図10(B)では同
じ人力によるペダル踏力Ta’(反力Tb’)が加えら
れても、テンションプーリーにかかるTc’はTcより
も増加してしまう。これは、テンションプーリーの取付
誤差が上下方向に大きいものでは、同じ踏力に対するセ
ンサー出力のばらつきが大きくなってしまうことを示し
ている。In the conventional examples disclosed in FIGS. 8 and 9 described above, the respective tension pulleys and the like are mounted on a rear frame or a seat tube in which the mounting position is easily changed with respect to the chain. FIG. 10 shows a state in which the chain is stretched at three points of a driving sprocket, a rear wheel sprocket, and a tension pulley which is a tension detecting device for a chain installed between them. FIG.
0 (A) and (B) show the case where the upper and lower mounting positions of the tension pulley are L1 and L2 (L1> L2), respectively, and FIGS. 10 (C) and (D) show the front and rear mounting positions of the tension pulley. Are assumed to be L1 and L2 (L1> L2), respectively, and the tension Ta applied to the chain in FIG.
Although the component force Tc of the (reaction force Tb) is obtained, in FIG. 10B, even if the same pedal force Ta ′ (reaction force Tb ′) by human power is applied, Tc ′ applied to the tension pulley increases more than Tc. Would. This indicates that when the mounting error of the tension pulley is large in the vertical direction, the variation in the sensor output with respect to the same pedaling force increases.
【0007】また、図10(C)に示す状態が前後スプ
ロケット、テンションプーリーの正規ポジションである
とすると、この状態からでテンションプーリーが前スプ
ロケットに近づけた場合、チェーンにかかるテンション
Ta=Ta’であっても、テンションプーリーにかかる
Tc’はTcよりも大きくなってしまう。この場合、テ
ンションプーリーと前スプロケットとの距離が近いため
に、テンションプーリーの位置が変化すると、テンショ
ンプーリーに対するTaの角度が変化しやすいためであ
る。(反対に、後輪スプロケットとは距離が離れている
ために、テンションプーリーに対するTbの角度は変化
しにくい。後述するように本発明ではこの点の配置を構
成要件としている。) このように、前述の図8および図9に開示された従来の
電動アシストユニットにてはテンションプーリーの取付
位置のずれによって検出される人力踏力に大きな誤差を
生じ易く、高精度の制御が不可能であった。特に、図8
の従来例ではチェーンにかかる検出用プーリーの可動軌
跡とスプリングの付勢方向が、プーリーの可動軌跡全域
では一致せず、検出信号の線形性が損なわれて高精度の
制御が不可能であった。If the state shown in FIG. 10C is the normal position of the front and rear sprockets and the tension pulley, when the tension pulley approaches the front sprocket from this state, the tension applied to the chain is Ta = Ta '. Even so, Tc 'applied to the tension pulley becomes larger than Tc. In this case, when the position of the tension pulley changes because the distance between the tension pulley and the front sprocket is short, the angle of Ta with respect to the tension pulley easily changes. (Conversely, since the distance from the rear wheel sprocket is large, the angle of Tb with respect to the tension pulley is unlikely to change. As described later, the arrangement of this point is a constituent requirement in the present invention.) In the conventional electric assist unit disclosed in FIGS. 8 and 9 described above, it is easy to cause a large error in the human-powered treading force detected due to the displacement of the mounting position of the tension pulley, and high-precision control is impossible. In particular, FIG.
In the conventional example, the movable trajectory of the detection pulley on the chain and the biasing direction of the spring do not match in the entire movable trajectory of the pulley, and the linearity of the detection signal is impaired, so that high-precision control is impossible. .
【0008】そこで本発明は、前記従来の電動アシスト
ユニットの諸課題を解決して、取付位置に左右されるこ
となく、人力のペダル踏力の安定した検出により高精度
の電動アシスト制御を可能とし、後付けによって容易に
通常の自転車に装着することができるコンパクトな電動
アシストユニットを提供することを目的とする。Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems of the conventional electric assist unit, and enables high-precision electric assist control by stable detection of a manual pedaling force without being affected by a mounting position. An object of the present invention is to provide a compact electric assist unit that can be easily attached to a normal bicycle by retrofitting.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このため本発明は、ペダ
ルにより駆動される前スプロケットと後輪スプロケット
との間に張設されるローラーチェーンにアシストユニッ
トの駆動スプロケットを噛合させて装着するように構成
した自転車の電動アシストユニットにおいて、前記アシ
ストユニットに前記駆動スプロケットに対向させてロー
ラーチェーンの張力検出用のテンションプーリーを設け
てこれら駆動スプロケットとテンションプーリーとの間
に前記ローラーチェーンを懸回させるとともに、前記ア
シストユニットをチェーンステーに取り付けたことを特
徴とするものである。また本発明は、前記テンションプ
ーリーを駆動スプロケットに対して後輪側に配置したこ
とを特徴とするものである。また本発明は、前記アシス
トユニットをクランク軸と後輪との間に装着したことを
特徴とするものである。また本発明は、前記アシストユ
ニットにおける駆動スプロケットをローラーチェーンの
牽引側に装着したことを特徴とするものである。また本
発明は、前記テンションプーリーはトーションバーによ
り付勢されたことを特徴とするもので、これらを課題解
決のための手段とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a method in which a drive sprocket of an assist unit is fitted to a roller chain stretched between a front sprocket driven by a pedal and a rear wheel sprocket. In the bicycle electric assist unit configured, the assist unit is provided with a tension pulley for detecting the tension of the roller chain facing the drive sprocket, and the roller chain is suspended between the drive sprocket and the tension pulley. The assist unit is attached to a chain stay. Further, the present invention is characterized in that the tension pulley is arranged on a rear wheel side with respect to a driving sprocket. Further, the present invention is characterized in that the assist unit is mounted between a crankshaft and a rear wheel. Further, the present invention is characterized in that the driving sprocket in the assist unit is mounted on the pulling side of the roller chain. Further, the present invention is characterized in that the tension pulley is biased by a torsion bar, and these are used as means for solving the problem.
【0010】[0010]
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図1〜図6は本発明の電動アシストユニ
ットの第1実施の形態を示すもので、図1(A)は本発
明の電動アシストユニットが装着された自転車の全体側
面図、図1(B)は要部の拡大図、図2はアシストユニ
ットの側面図、図3はアシストユニットがチェーンステ
ーに取り付けられた状態の一部断面平面図、図4は図3
の縦断面図、図5はテンション検出部の側断面図、図6
はテンション検出部を後方から見た図である。本実施の
形態では、図1(A)に示すように、本発明の電動アシ
ストユニットは以下のように構成される。車体1は通常
の自転車形状が採用されており、上端部にサドルを挿入
設置した縦パイプ9の下端部ハンガー部(38、図3参
照)にペダル5の踏動に伴うクランク6により駆動され
る前スプロケット8が軸支され、前記縦パイプ9の上下
から後方に延設されたバックホーク10とチェーンステ
ー11との交差部に後輪3が軸支される。該後輪3内の
内装式変速装置等のハブに設置された後輪スプロケット
28と前記前スプロケット8との間にはローラーチェー
ン7が張設される。前輪上方の通常はバスケット等が配
置される部位には電動アシストユニットの動力源である
バッテリーおよびコントローラー2が搭載される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment of an electric assist unit according to the present invention. FIG. 1A is an overall side view of a bicycle equipped with the electric assist unit according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part, FIG. 2 is a side view of the assist unit, FIG. 3 is a partial cross-sectional plan view showing a state where the assist unit is attached to a chain stay, and FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of the tension detector, and FIG.
FIG. 5 is a view of the tension detection unit as viewed from the rear. In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the electric assist unit of the present invention is configured as follows. The vehicle body 1 has a normal bicycle shape, and is driven by a crank 6 associated with the depression of a pedal 5 at a lower hanger portion (38, see FIG. 3) of a vertical pipe 9 having a saddle inserted at an upper end thereof. A front sprocket 8 is pivotally supported, and a rear wheel 3 is pivotally supported at the intersection of a back fork 10 and a chain stay 11 extending rearward from above and below the vertical pipe 9. A roller chain 7 is stretched between a front sprocket 8 and a rear wheel sprocket 28 installed on a hub such as an internal transmission in the rear wheel 3. A battery, which is a power source of the electric assist unit, and the controller 2 are mounted on a portion above the front wheel where a basket or the like is usually arranged.
【0011】図1(B)に示すように、本実施の形態で
は、詳細は後述するところのアシストユニット4がクラ
ンク軸と後輪3との間の、ローラーチェーン7の牽引側
すなわち前スプロケット8の回転駆動時に牽引側となる
チェーンステー11に関しての図面上側に駆動スプロケ
ット13が位置するようにアシストユニット4をチェー
ンステー11に装着したことを特徴とするものである。
前記アシストユニット4には、駆動用電動モータ12
と、該電動モータ12によって駆動される駆動スプロケ
ット13と、該駆動スプロケット13に対向させてプー
リーアーム15によって前記ローラーチェーン7の張力
検出用のテンションプーリー14とが設けられている。
前記駆動スプロケット13とテンションプーリー14と
の間に前記ローラーチェーン7を懸回させるとともに、
前記テンションプーリー14を駆動スプロケット13に
対して後輪3側に配置してアシストユニット4をチェー
ンステー11に取り付けたものである。したがって、ア
シストユニット4のテンションプーリー14には、人力
とアシストユニットの合力がテンションとして入力され
る。As shown in FIG. 1 (B), in this embodiment, an assist unit 4, which will be described in detail later, is provided between a crankshaft and a rear wheel 3 on a pulling side of a roller chain 7, that is, a front sprocket 8. The assist unit 4 is mounted on the chain stay 11 such that the drive sprocket 13 is positioned on the upper side of the drawing with respect to the chain stay 11 which is on the traction side during the rotational drive.
The assist unit 4 includes a driving electric motor 12
And a driving sprocket 13 driven by the electric motor 12, and a tension pulley 14 for detecting the tension of the roller chain 7 by a pulley arm 15 facing the driving sprocket 13.
While the roller chain 7 is suspended between the driving sprocket 13 and the tension pulley 14,
The tension pulley 14 is arranged on the rear wheel 3 side with respect to the driving sprocket 13 and the assist unit 4 is attached to the chain stay 11. Therefore, the combined force of the assist unit and the human power is input to the tension pulley 14 of the assist unit 4 as the tension.
【0012】図2は、本発明のアシストユニット4の外
観のみの側面図を示しており、軸方向(図の紙面に直交
する方向)に3分割されたケース23、24および25
(図4参照)内に、補助動力のための電動モーター12
を下部に配置し、減速機構を介して駆動スプロケット1
3を上部に配置している。駆動スプロケット13と同じ
面で、前記駆動スプロケット13に対向させてローラー
チェーンの張力検出用のテンションプーリー14がプー
リーアーム15によって揺動自在に軸支され、該プーリ
ーアーム15の揺動中心に位置する後述のトーションバ
ーのねじれ回転角度をポテンショメーター36によって
検出することで、前記駆動スプロケット13とテンショ
ンプーリー14との間に懸回されたローラーチェーンの
テンションの大きさすなわち人力によるペダル踏力の大
きさを計測できるように構成されている。なお、符号2
9は駆動スプロケット13の回転数すなわちローラーチ
ェーンやクランク軸(39、図3参照)の回転数を検出
するための回転センサを示している。FIG. 2 is a side view showing only the external appearance of the assist unit 4 of the present invention, and the cases 23, 24 and 25 are divided into three in the axial direction (the direction perpendicular to the plane of the drawing).
In FIG. 4, an electric motor 12 for auxiliary power is provided.
Is arranged at the bottom, and the driving sprocket 1 is
3 is located at the top. A tension pulley 14 for detecting the tension of the roller chain is pivotally supported by a pulley arm 15 on the same surface as the drive sprocket 13 so as to face the drive sprocket 13 and is positioned at the center of the swing of the pulley arm 15. The magnitude of the tension of the roller chain suspended between the driving sprocket 13 and the tension pulley 14, that is, the magnitude of the pedaling force due to human power is measured by detecting the torsional rotation angle of the torsion bar described later with the potentiometer 36. It is configured to be able to. Note that reference numeral 2
Reference numeral 9 denotes a rotation sensor for detecting the rotation speed of the driving sprocket 13, that is, the rotation speed of the roller chain or the crankshaft (39, see FIG. 3).
【0013】図3は、アシストユニットがチェーンステ
ーに取り付けられた状態の一部断面平面図であり、テン
ションプーリー14はプーリーアーム15の一端にプー
リーシャフト30によって軸支され、プーリーアーム1
5の揺動中心にはトーションバー31がスプライン嵌合
され、該トーションバー31の他端部はケース24の壁
面に固定される。駆動スプロケット13やテンションプ
ーリー14が配置される側のケース25には前記プーリ
ーアーム15の筒状部が無給油ブッシュ32を介して軸
支される。テンションプーリー14の揺動角度すなわち
プーリーアーム15の回転角度はトーションバー31の
トルクとして検出されるもので、プーリーアーム15の
突起部15aを介して増幅機構を構成するセンサープレ
ート33の第1プレート端33aを変位させ、センサー
プレート33のプレート軸34周りの揺動によってプレ
ート軸34の軸心から遠い位置の第2プレート端33b
の増幅された変位として取り出されて、ポテンショメー
タ36の軸37の移動量として検出される。ポテンショ
メータ36が検出したトルク(テンションプーリー14
には人力と電動モータの合力がかかるので、ここでのト
ルクは人力と電動モータとの合トルク)は電気信号に変
換されて、適宜の制御ユニット(図1の符号2参照)に
より人力によるペダル踏力に応じた電動アシスト制御が
なされる。FIG. 3 is a partially sectional plan view showing a state in which the assist unit is attached to the chain stay. The tension pulley 14 is supported at one end of a pulley arm 15 by a pulley shaft 30, and the pulley arm 1
The torsion bar 31 is spline-fitted to the swing center of 5, and the other end of the torsion bar 31 is fixed to the wall surface of the case 24. The cylindrical portion of the pulley arm 15 is pivotally supported on the case 25 on the side where the drive sprocket 13 and the tension pulley 14 are disposed via an oilless bush 32. The swing angle of the tension pulley 14, that is, the rotation angle of the pulley arm 15, is detected as the torque of the torsion bar 31, and the first plate end of the sensor plate 33 constituting the amplification mechanism is formed via the projection 15a of the pulley arm 15. 33a, and the second plate end 33b at a position far from the axis of the plate shaft 34 by the swing of the sensor plate 33 around the plate shaft 34.
And is detected as the displacement of the shaft 37 of the potentiometer 36. The torque detected by the potentiometer 36 (the tension pulley 14
, A combined force of the human power and the electric motor is applied to the pedal, so that the torque here is converted into an electric signal, and the pedal is manually operated by an appropriate control unit (see reference numeral 2 in FIG. 1). Electric assist control according to the pedaling force is performed.
【0014】図4は、自転車の後方から見たアシストユ
ニット4の縦断面図であり、ポテンショメータ36から
のセンサー出力を得た制御ユニットからの制御信号を受
けて電動アシスト制御がなされる電動モータ12の動力
の伝達経路を示している。モータシャフト12aにはギ
ヤ16が固定されており、その回転はギヤ17に伝達さ
れるが、ギヤ17はフランジ体18とボルトにて固定さ
れているので、回転はワンウェイクラッチ19に伝達さ
れる。該ワンウェイクラッチ19は電動モータ12が正
回転の時、ギヤ17側からシャフト20に対して回転を
伝達するものである。すなわち、その逆にシャフト20
からギヤ17には回転を伝達できない。そのため、制御
の過程で電動モータ12の動力がなくなった場合でも、
人力によりペダルを踏動して駆動力を与えることによ
り、ローラーチェーンが駆動され、それに伴って駆動シ
ャフト22、ギヤ21、シャフト20が回転するが、前
記ワンウェイクラッチ19から先には回転駆動力が伝達
されず、電動モータ12を無理にモータシャフト12a
側から回転させることを防止できる。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the assist unit 4 as viewed from the rear of the bicycle. The electric motor 12 is controlled by an electric motor 12 in response to a control signal from a control unit that receives a sensor output from a potentiometer 36. 2 shows a power transmission path. A gear 16 is fixed to the motor shaft 12a, and its rotation is transmitted to the gear 17, but the rotation is transmitted to the one-way clutch 19 because the gear 17 is fixed to the flange body 18 and the bolt. The one-way clutch 19 transmits rotation from the gear 17 side to the shaft 20 when the electric motor 12 rotates forward. That is, on the contrary, the shaft 20
Therefore, the rotation cannot be transmitted to the gear 17. Therefore, even if the power of the electric motor 12 is lost during the control process,
By applying a driving force by depressing a pedal by human power, the roller chain is driven, and the driving shaft 22, the gear 21, and the shaft 20 are rotated accordingly. It is not transmitted, and the electric motor 12 is
Rotation from the side can be prevented.
【0015】図4には、アシストユニット4の自転車へ
の取付状態も示されている。アシストユニット4のケー
ス24のチェーンステー11と接触する部分(底部)に
は凸部が設けてある。該凸部には螺子孔が穿設され、取
付プレート26を使用して自転車のチェーンステー11
上にアシストユニット4を固定する。取付ボルト27
は、図示はしないが図4の紙背側すなわち自転車の前方
方向にも並んで2本配置されている。アシストユニット
4はチェーンステー11上に沿って取り付けられている
ため、取付位置に誤差が生じても、それはチェーンステ
ー11上に沿った方向でのみの差となるものである。FIG. 4 also shows a state in which the assist unit 4 is attached to the bicycle. A convex portion is provided at a portion (bottom portion) of the case 24 of the assist unit 4 that contacts the chain stay 11. A threaded hole is formed in the projection, and the bicycle chain stay 11 is mounted using the mounting plate 26.
The assist unit 4 is fixed on the upper side. Mounting bolt 27
Although not shown, two are arranged side by side also on the paper back side of FIG. 4, that is, in the front direction of the bicycle. Since the assist unit 4 is mounted on the chain stay 11, even if an error occurs in the mounting position, it is a difference only in the direction along the chain stay 11.
【0016】図5および図6は、テンション検出部の側
断面図(図5(C)の矢印方向)および後方から見た図
(図6(C)の矢印方向)であり、ローラーチェーン7
のテンションによってトーションバー31に発生したト
ルクにより該トーションバー31がねじれて所定角度回
転するが、この角度は実際には数度程度であり、これを
機械的に増幅するように構成したものが以下に説明する
センサープレート33の役割である。図6(図3も参
照)に示すように、センサープレート33とプレート軸
34とは溶接等により一体に形成され、プレート軸34
はケース25に刻設された凹部に収納され、ばね状の押
え板35によって回転可能に係止されている。また、プ
レート軸34には面取りが設けてあり、該面取りへの前
記ばね状の押え板35の付勢によりセンサープレート3
3が前記ケース25の壁面に対して直立勝手に構成され
ている。FIGS. 5 and 6 are a side sectional view of the tension detector (in the direction of the arrow in FIG. 5C) and a view from behind (in the direction of the arrow in FIG. 6C).
The torsion bar 31 is twisted by a torque generated in the torsion bar 31 due to the tension described above, and the torsion bar 31 is rotated by a predetermined angle. However, this angle is actually about several degrees, and a structure configured to mechanically amplify the angle is as follows. The role of the sensor plate 33 described in FIG. As shown in FIG. 6 (see also FIG. 3), the sensor plate 33 and the plate shaft 34 are integrally formed by welding or the like.
Is housed in a recess formed in the case 25 and is rotatably locked by a spring-shaped holding plate 35. Further, a chamfer is provided on the plate shaft 34, and the sensor plate 3 is
3 is configured to stand upright on the wall surface of the case 25.
【0017】一方、ポテンショメータ軸37は、常に飛
び出す方向に付勢されているが、該ポテンショメータ軸
37が飛び出そうとする力よりも前記押え板35によっ
てセンサープレート33が回転方向(図6の反時計回
り)に付勢されている力の方が大きいため、外力が加わ
らない限り、図5および図6(A)に状態を保持してい
る。前述したように、センサープレート33は第2プレ
ート端33bがプーリーアーム15の突起部15aに当
接して、それ以上回転しない状態にある。ローラーチェ
ーン7にテンションが生じてトーションバー31がねじ
れて、図6(B)に示すように、プーリーアームの突起
部15aがセンサープレート33の第2プレート端33
bを押し上げると、センサープレート33のプレート軸
34周りの揺動によってプレート軸34の軸心から遠い
位置の第1プレート端33aの増幅された変位として取
り出されて、ポテンショメータ軸37の移動量に変換さ
れる。プーリーアーム15の突起部15aはトーション
バー31を中心に回転方向にのみ回動するので、プーリ
ーアーム15の突起部15aが回転したとき、ポテンシ
ョメータ軸37も移動することになる。プーリーアーム
15は前記テンションプーリー14にテンションがかか
ったとき、トーションバー31をねじりながら該トーシ
ョンバー31を軸にして回転する。すなわち人力により
ペダルに踏力を与え、ローラーチェーンにテンションが
加わると、ポテンショメータ36の出力変化が得られ
る。On the other hand, the potentiometer shaft 37 is always urged in the direction in which the potentiometer shaft 37 protrudes. However, the pressing plate 35 causes the sensor plate 33 to rotate in the rotational direction (counterclockwise in FIG. 5 and 6A unless the external force is applied. As described above, the sensor plate 33 is in a state in which the second plate end 33b contacts the protrusion 15a of the pulley arm 15 and does not rotate any more. As shown in FIG. 6B, the projection 15 a of the pulley arm is connected to the second plate end 33 of the sensor plate 33.
When b is pushed up, it is taken out as an amplified displacement of the first plate end 33a at a position far from the axis of the plate shaft 34 due to the swing of the sensor plate 33 around the plate axis 34, and is converted into the movement amount of the potentiometer shaft 37. Is done. Since the projection 15a of the pulley arm 15 rotates only in the rotational direction about the torsion bar 31, when the projection 15a of the pulley arm 15 rotates, the potentiometer shaft 37 also moves. When tension is applied to the tension pulley 14, the pulley arm 15 rotates around the torsion bar 31 while twisting the torsion bar 31. That is, when a pedal force is applied to the pedal by human power and tension is applied to the roller chain, an output change of the potentiometer 36 is obtained.
【0018】図7は、本発明の電動アシストユニットの
第2実施の形態を示すもので、電動アシストユニットが
装着された自転車の要部の拡大図である。本実施の形態
では、アシストユニット4をローラーチェーン7の送り
出し側に装着したことを特徴とするものである。アシス
トユニット4がクランク軸と後輪3との間の、ローラー
チェーン7の送り出しすなわち前スプロケット8の回転
駆動時に送り出し側となるチェーンステー11に関して
の図面下側に駆動スプロケット13が位置するようにア
シストユニット4をチェーンステー11に装着したこと
を特徴とするものである。本実施の形態における電動モ
ータ12はアシストユニット4の上部に配置され、該電
動モータ12によって駆動される駆動スプロケット13
と、該駆動スプロケット13に対向させてプーリーアー
ム15によって軸支されるテンションプーリー14とは
アシストユニット4の下部に配置される。前記駆動スプ
ロケット13とテンションプーリー14との間にはロー
ラーチェーン7が懸回され、前記テンションプーリー1
4は駆動スプロケット13に対して後輪3側に配置して
アシストユニット4をチェーンステー11に取り付けた
ものである。したがって、本実施の形態では、前記第1
実施の形態のものとは異なり、人力によるペダルの踏力
に応じてローラーチェーン7の牽引側にかかるテンショ
ンとは逆にローラーチェーン7の送り出し側に生じる言
わば弛みを検出して、人力によるペダルの踏力を検出す
るものである。ペダルの踏力によるローラーチェーン7
の送り出し時の移動は、前記図4のワンウェイクラッチ
19の機能によって可能である。FIG. 7 shows a second embodiment of the electric assist unit according to the present invention, and is an enlarged view of a main part of a bicycle to which the electric assist unit is mounted. The present embodiment is characterized in that the assist unit 4 is mounted on the feed side of the roller chain 7. The assist unit 4 assists the roller chain 7 between the crankshaft and the rear wheel 3, that is, assists the drive sprocket 13 so that the drive sprocket 13 is positioned below the chain stay 11 on the delivery side when the front sprocket 8 is driven to rotate. The unit 4 is mounted on a chain stay 11. The electric motor 12 according to the present embodiment is disposed above the assist unit 4 and is driven by the electric motor 12.
And a tension pulley 14 that is supported by a pulley arm 15 in opposition to the drive sprocket 13, is disposed below the assist unit 4. A roller chain 7 is suspended between the driving sprocket 13 and the tension pulley 14, and the tension pulley 1
Reference numeral 4 denotes an arrangement in which the assist unit 4 is attached to the chain stay 11 by being disposed on the rear wheel 3 side with respect to the drive sprocket 13. Therefore, in the present embodiment, the first
Unlike the embodiment, in contrast to the tension applied to the pulling side of the roller chain 7 in response to the pedaling force by the human power, the so-called slack generated on the delivery side of the roller chain 7 is detected, and the pedaling force of the pedal by the human power is detected. Is to be detected. Roller chain 7 by pedal force
Can be moved by the function of the one-way clutch 19 shown in FIG.
【0019】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明の趣旨の範囲内でアシストユニットの
型式、アシストユニットにおけるトーションバーの形
状、増幅機構であるセンサープレートの形状、減速機構
の型式、補助動力である電動等モーターの型式その配置
(例えばスペース上許容されるなら電動モータと駆動ス
プロケットとを同軸状に配置してもよい。)、ポテンシ
ョメータの型式、アシストユニットのチェーンステーへ
の取付形態等については適宜選定できるものである。The embodiments of the present invention have been described above. However, within the scope of the present invention, the type of the assist unit, the shape of the torsion bar in the assist unit, the shape of the sensor plate which is the amplification mechanism, and the Model, type of motor such as an electric motor as an auxiliary power, its arrangement (for example, the electric motor and the drive sprocket may be arranged coaxially if space permits), the type of potentiometer, and the chain stay of the assist unit. The mounting form and the like can be appropriately selected.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上詳細に述べてきたように、本発明の
電動アシストユニットによれば、人力のトルク検出部と
電動モータの出力部からなる簡素な構造のアシストユニ
ットを後付けにて通常の自転車に装着することが可能と
なったので、装置自体の強度やボリュームを小さくでき
て、従来のもののように、人力によるクランク軸に発生
する動力と電動モータから伝達される動力とをクランク
軸にて同軸にて出力させるために、クランク軸周りを専
用設計として構造が複雑かつ大型になってコスト高を招
くことがない。また、従来のものでは、補助動力である
電動モータの動力を出力するには、人力との関連で出力
軸の回転数まで減速しなければならないところ、本発明
では、出力軸をローラーチェーンに噛合させた小駆動ス
プロケット軸としたので、駆動スプロケットによる出力
軸の回転数がクランク軸出力に比較して大きくなり、減
速比を小さくできた。その結果、減速に要するギヤ等の
部品を少なくでき、構成の簡素化、軽量化、省スペース
化が実現できた。さらに、トルク検出部にトーションバ
ーを採用したことにより、さらなる構成の簡素化、軽量
化、省スペース化を達成するとともに、信号検出用のテ
ンションプーリーの軌跡が常にトーションバーによる付
勢方向(ねじれ方向)と一致しているため、テンション
プーリーの可動軌跡における付勢力は常に一定となり、
安定したトルクの測定により高精度のアシスト制御が可
能となった。As described above in detail, according to the electric assist unit of the present invention, an assist unit having a simple structure including a human-powered torque detecting unit and an output unit of an electric motor is retrofitted to a normal bicycle. It is possible to reduce the strength and volume of the device itself, so that the power generated on the crankshaft by manual power and the power transmitted from the electric motor can be In order to output coaxially, the area around the crankshaft is specially designed, so that the structure is complicated and large, and there is no increase in cost. Further, in the related art, in order to output the power of the electric motor as the auxiliary power, the output shaft must be reduced to the rotation speed of the output shaft in relation to human power. Since the small drive sprocket shaft was used, the number of rotations of the output shaft by the drive sprocket became larger than the crankshaft output, and the reduction ratio could be reduced. As a result, parts such as gears required for deceleration can be reduced, and the configuration can be simplified, lightened, and space-saving can be realized. Furthermore, the adoption of a torsion bar in the torque detector achieves further simplification of the configuration, lighter weight, and space saving, and the trajectory of the tension pulley for signal detection is always biased by the torsion bar (torsion direction). ), The biasing force on the movable trajectory of the tension pulley is always constant,
High-accuracy assist control has become possible by stable torque measurement.
【0021】特に、本発明によれば、ローラーチェーン
のテンション検出部を含むアシストユニットがチェーン
ステー上に取り付けられているために、アシストユニッ
トの駆動スプロケットともどもチェーンステーからのそ
れらの距離は一定であるため取付けに際しては、検出用
テンションプーリーに対する前スプロケット側のチェー
ン角度は常に一定とすることができるので、ローラーチ
ェーンテンションによるテンションプーリーへ作用する
分力の大きさに変化を生じることがない。また、テンシ
ョンプーリーはアシストユニットにおける駆動スプロケ
ットに対して後輪側に、後輪軸とは大きな距離を隔てて
配置されたことにより、チェーンステー上であるならば
アシストユニットの取付位置に多少のばらつきがあって
も、また、通常のチェーンテンションを調整するために
チュエーンステー後端で後輪軸の位置調整をすることが
あっても、チェーンテンションの検出精度にあまり影響
を与えないで済むことになる。In particular, according to the present invention, since the assist unit including the tension detecting portion of the roller chain is mounted on the chain stay, the distance between the drive sprocket of the assist unit and the chain stay is constant. Therefore, when mounting, the chain angle of the front sprocket side with respect to the tension pulley for detection can always be kept constant, so that the magnitude of the component force acting on the tension pulley due to the roller chain tension does not change. In addition, the tension pulley is located on the rear wheel side with respect to the drive sprocket in the assist unit and at a large distance from the rear wheel axle, so if it is on the chain stay, the mounting position of the assist unit will vary slightly. Even if the rear wheel axle is adjusted at the rear end of the chain stay to adjust the normal chain tension, the detection accuracy of the chain tension will not be affected much. .
【図1】本発明の電動アシストユニットの第1実施の形
態を示すもので、図1(A)は本発明の電動アシストユ
ニットが装着された自転車の全体側面図、図1(B)は
要部の拡大図である。FIG. 1 shows a first embodiment of an electric assist unit of the present invention. FIG. 1 (A) is an overall side view of a bicycle equipped with the electric assist unit of the present invention, and FIG. It is an enlarged view of a part.
【図2】本発明の電動アシストユニットの第1実施の形
態を示すもので、アシストユニットの側面図である。FIG. 2 shows a first embodiment of the electric assist unit of the present invention, and is a side view of the assist unit.
【図3】本発明の電動アシストユニットの第1実施の形
態を示すもので、アシストユニットがチェーンステーに
取り付けられた状態の一部断面平面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional plan view of the electric assist unit according to the first embodiment of the present invention, showing a state where the assist unit is attached to a chain stay.
【図4】本発明の電動アシストユニットの第1実施の形
態を示すもので、図3の縦断面図である。4 shows a first embodiment of the electric assist unit of the present invention, and is a longitudinal sectional view of FIG.
【図5】本発明の電動アシストユニットの第1実施の形
態を示すもので、テンション検出部の側断面図である。FIG. 5 is a side cross-sectional view of a tension detector, showing the first embodiment of the electric assist unit of the present invention.
【図6】本発明の電動アシストユニットの第1実施の形
態を示すもので、テンション検出部を後方から見た図で
ある。FIG. 6 is a view showing the first embodiment of the electric assist unit according to the present invention, and is a view of the tension detector as viewed from the rear.
【図7】本発明の電動アシストユニットの第2実施の形
態を示すもので、電動アシストユニットが装着された自
転車の要部の拡大図である。FIG. 7 shows an electric assist unit according to a second embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a main part of a bicycle to which the electric assist unit is mounted.
【図8】電動アシストユニットの第1の従来例を示す要
部側面図である。FIG. 8 is a main part side view showing a first conventional example of the electric assist unit.
【図9】電動アシストユニットの第2の従来例を示す要
部側面図である。FIG. 9 is a main part side view showing a second conventional example of the electric assist unit.
【図10】チェーンのテンション検出における誤差を説
明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an error in detecting a tension of a chain.
1 自転車車体 2 バッテリーと制御ユニット 3 後輪 4 アシストユニット 5 ペダル 6 クランク 7 ローラーチェーン 8 前スプロケット 9 縦パイプ 10 バックホーク 11 チェーンステー 12 駆動用電動モータ 12a モータシャフト 13 駆動スプロケット 14 テンションプーリー 15 プーリーアーム 16、17 ギヤ 18 フランジ体 19 ワンウェイクラッチ 20 シャフト 20a ギヤ 21 ギヤ 22 駆動シャフト 23〜25 ケース 26 取付プレート 27 取付ボルト 28 後輪スプロケット 29 回転センサ 30 プーリーシャフト 31 トーションバー 32 無給油ブッシュ 33 センサープレート 33a 第1プレート端 33b 第2プレート端 34 プレート軸 35 押え板 36 ポテンショメータ 37 ポテンショメータ軸 38 ハンガ部 39 クランク軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bicycle body 2 Battery and control unit 3 Rear wheel 4 Assist unit 5 Pedal 6 Crank 7 Roller chain 8 Front sprocket 9 Vertical pipe 10 Backhawk 11 Chainstay 12 Electric motor 12a Motor shaft 13 Drive sprocket 14 Tension pulley 15 Pulley arm 16, 17 Gear 18 Flange Body 19 One-way Clutch 20 Shaft 20a Gear 21 Gear 22 Drive Shaft 23-25 Case 26 Mounting Plate 27 Mounting Bolt 28 Rear Wheel Sprocket 29 Rotation Sensor 30 Pulley Shaft 31 Torsion Bar 32 Oilless Bush 33 Sensor Plate 33a First plate end 33b Second plate end 34 Plate shaft 35 Holding plate 36 Potentiometer 37 Potentiometer shaft 38 Hanger 39 Crankshaft
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 行 埼玉県上尾市中妻 3−1−1 ブリヂス トンサイクル株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor: Yuki Sato 3-1-1 Nakazuma, Ageo-shi, Saitama Bridgestone Cycle Co., Ltd.
Claims (5)
と後輪スプロケットとの間に張設されるローラーチェー
ンにアシストユニットの駆動スプロケットを噛合させて
装着するように構成した自転車の電動アシストユニット
において、前記アシストユニットに前記駆動スプロケッ
トに対向させてローラーチェーンの張力検出用のテンシ
ョンプーリーを設けてこれら駆動スプロケットとテンシ
ョンプーリーとの間に前記ローラーチェーンを懸回させ
るとともに、前記アシストユニットをチェーンステーに
取り付けたことを特徴とする電動アシストユニット。1. An electric assist unit for a bicycle, wherein a driving sprocket of an assist unit is meshed and mounted on a roller chain stretched between a front sprocket and a rear wheel sprocket driven by a pedal. The assist unit was provided with a tension pulley for detecting the tension of the roller chain facing the drive sprocket, the roller chain was suspended between the drive sprocket and the tension pulley, and the assist unit was attached to a chain stay. An electric assist unit characterized in that:
ットに対して後輪側に配置したことを特徴とする請求項
1に記載の電動アシストユニット。2. The electric assist unit according to claim 1, wherein the tension pulley is disposed on a rear wheel side with respect to a driving sprocket.
輪との間に装着したことを特徴とする請求項1または2
に記載の電動アシストユニット。3. The assist unit is mounted between a crankshaft and a rear wheel.
The electric assist unit according to 1.
ロケットをローラーチェーンの牽引側に装着したことを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の電動ア
シストユニット。4. The electric assist unit according to claim 1, wherein a driving sprocket of the assist unit is mounted on a pulling side of a roller chain.
ーにより付勢されたことを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載の電動アシストユニット。5. The tension pulley is urged by a torsion bar.
The electric assist unit according to any one of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1523098A JPH11208565A (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Electric motor assist unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1523098A JPH11208565A (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Electric motor assist unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11208565A true JPH11208565A (en) | 1999-08-03 |
Family
ID=11883073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1523098A Pending JPH11208565A (en) | 1998-01-28 | 1998-01-28 | Electric motor assist unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11208565A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2380460A (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-09 | Moulton Development Ltd | Pedalled vehicle with power assistance to a drive chain |
JP2012166589A (en) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Yamaha Motor Co Ltd | Drive unit and vehicle including the same |
WO2012162198A3 (en) * | 2011-05-23 | 2013-02-21 | Thomas Boyle | Pedal assist sensor |
-
1998
- 1998-01-28 JP JP1523098A patent/JPH11208565A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB2380460A (en) * | 2001-10-04 | 2003-04-09 | Moulton Development Ltd | Pedalled vehicle with power assistance to a drive chain |
GB2380460B (en) * | 2001-10-04 | 2004-07-28 | Moulton Development Ltd | Power-assisted cycles |
JP2012166589A (en) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Yamaha Motor Co Ltd | Drive unit and vehicle including the same |
WO2012162198A3 (en) * | 2011-05-23 | 2013-02-21 | Thomas Boyle | Pedal assist sensor |
US8965610B2 (en) | 2011-05-23 | 2015-02-24 | Thomas Boyle | Pedal assist sensor |
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