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JP2000079895A - Electric assist vehicle - Google Patents

Electric assist vehicle

Info

Publication number
JP2000079895A
JP2000079895A JP11077152A JP7715299A JP2000079895A JP 2000079895 A JP2000079895 A JP 2000079895A JP 11077152 A JP11077152 A JP 11077152A JP 7715299 A JP7715299 A JP 7715299A JP 2000079895 A JP2000079895 A JP 2000079895A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation
gear
power
motor
human power
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
JP11077152A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Makino
聡 牧野
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.)
Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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 Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP11077152A priority Critical patent/JP2000079895A/en
Publication of JP2000079895A publication Critical patent/JP2000079895A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化を図りながら分解能が低く低価格な回
転検出センサを使用して人力を検出できるようにする。 【解決手段】 後輪およびモータに接続した合力軸3と
ペダルクランク軸2とを弾性体4で連結し、人力とモー
タの動力とが合成されるようにする。第1、第2の太陽
歯車16,18と、第1、第2の遊星歯車17,19
と、キャリア20とからなる遊星歯車機構と、第1およ
び第2回転検出センサ13,14とを備える人力検出手
段12をペダルクランク軸12と合力軸3に接続する。
この人力検出手段12を、前記両回転検出センサの検出
値から前記第1の太陽歯車16の回転と第2の太陽歯車
18の回転との位相差を検出する構成とした。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To enable human power to be detected using a low-cost, low-cost rotation detection sensor while miniaturizing. SOLUTION: A resultant shaft 3 connected to a rear wheel and a motor and a pedal crankshaft 2 are connected by an elastic body 4 so that human power and power of the motor are combined. First and second sun gears 16 and 18 and first and second planetary gears 17 and 19
And a planetary gear mechanism including a carrier 20 and first and second rotation detection sensors 13 and 14, and a human power detection unit 12 connected to the pedal crankshaft 12 and the resultant shaft 3.
The human power detecting means 12 is configured to detect a phase difference between the rotation of the first sun gear 16 and the rotation of the second sun gear 18 from the detection values of the two rotation detection sensors.

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、電動補助自転車や
電動補助車椅子などの電動補助車両に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric assist vehicle such as an electric assist bicycle or an electric assist wheelchair.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電動補助自転車は、人力(ペダル
を踏込むときの踏力)を人力検出手段によって検出し、
人力に応じてモータの動力を制御する構造を採ってい
る。前記人力検出手段としては、例えば特開平8−31
3375号公報に開示されたように、ペダルクランク軸
の回転を回転検出センサで検出するとともに、このペダ
ルクランク軸に弾性体を介して接続した出力軸の回転を
回転検出センサで検出し、前記両軸の位相差から人力を
検出するようにしたものがある。
2. Description of the Related Art Conventional electric assist bicycles detect human power (stepping force at the time of depressing a pedal) by means of human power detecting means.
It employs a structure that controls the power of the motor according to human power. As the human power detecting means, for example, JP-A-8-31
As disclosed in Japanese Patent No. 3375, the rotation of a pedal crankshaft is detected by a rotation detection sensor, and the rotation of an output shaft connected to the pedal crankshaft via an elastic body is detected by a rotation detection sensor. In some cases, human power is detected from a phase difference between axes.

【0003】前記二つの回転検出センサは、それぞれ近
接スイッチによって形成し、ペダルクランク軸に設けた
歯車の歯と、出力軸に設けた歯車の歯を検出する構造を
採っている。
Each of the two rotation detection sensors is formed by a proximity switch, and adopts a structure for detecting gear teeth provided on a pedal crankshaft and gear teeth provided on an output shaft.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに人力を検出するために回転検出センサを使用する
と、製造コストが高くなってしまうという問題があっ
た。これは、例えば電動補助自転車のように部品を搭載
できるスペースが狭い車両においては、回転検出センサ
が検出する歯車を径が小さくなるように形成しなければ
ならず、径が小さい歯車の回転を検出できるような回転
検出センサは高価であっても分解能が高いものを採用し
なければならないからである。
However, when the rotation detecting sensor is used to detect human power as described above, there is a problem that the manufacturing cost is increased. This is because, for example, in a vehicle such as a battery-assisted bicycle, in which the space in which components can be mounted is narrow, the gears detected by the rotation detection sensor must be formed to have a small diameter. This is because a rotation detection sensor that can be used must have high resolution even if it is expensive.

【0005】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、車体の小型化を図りながら分解能が
低くとも低価格な回転検出センサを使用して人力を検出
できる電動補助自転車を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an electric assist bicycle capable of detecting human power by using a low-priced rotation detection sensor with a low resolution while reducing the size of a vehicle body. The purpose is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る電動補助車
両は、人力検出手段によって検出した人力に応じてモー
タの動力を制御し、人力とモータの動力とによって車体
を走行させる電動補助車両において、人力によって回転
する入力部材と、駆動輪に接続した出力部材とを同一軸
線上に配設して弾性体を介して互いに連結し、前記人力
検出手段を、前記入力部材と一体に回転する第1の主歯
車と、この第1の主歯車とは歯数が異なるように形成
し、前記出力部材と一体に回転する第2の主歯車と、前
記第1の主歯車に噛合する第1の遊星歯車と、前記第2
の主歯車に噛合するとともに前記第1の遊星歯車と一体
に回転する第2の遊星歯車と、これら第1および第2の
遊星歯車を前記第1および第2の主歯車の軸心回りに公
転自在に支持するキャリアと、前記第1の主歯車の回転
を検出する第1の回転検出センサと、前記キャリアの回
転を検出する第2の回転検出センサとを備え、これら第
1および第2の回転検出センサの検出値から前記第1の
主歯車の回転と第2の主歯車の回転との位相差を検出す
る構成としたものである
SUMMARY OF THE INVENTION An electric assist vehicle according to the present invention is an electric assist vehicle that controls the power of a motor in accordance with the human power detected by a human power detecting means and travels a vehicle body using the human power and the power of the motor. An input member rotating by human power and an output member connected to the drive wheel are arranged on the same axis and connected to each other via an elastic body, and the human power detecting means rotates integrally with the input member. The first main gear and the first main gear are formed so as to have different numbers of teeth, and a second main gear that rotates integrally with the output member and a first main gear that meshes with the first main gear. A planetary gear and the second
A second planetary gear that meshes with the main gear and rotates integrally with the first planetary gear; and revolves the first and second planetary gears around the axes of the first and second main gears. A freely rotating carrier, a first rotation detecting sensor for detecting rotation of the first main gear, and a second rotation detecting sensor for detecting rotation of the carrier; The phase difference between the rotation of the first main gear and the rotation of the second main gear is detected from the detection value of the rotation detection sensor.

【0007】本発明によれば、第1の主歯車の回転数と
第2の主歯車の回転数の回転数差に応じてキャリアが第
1の主歯車に対して増速されて回転するから、第1の主
歯車の回転数とキャリアの回転数との回転数差は、第1
の主歯車の回転数と第2の主歯車の回転数との回転数差
より大きくなる。このため、二つの回転検出センサとし
ては、相対的に大きい回転数差を検出できるもの、すな
わち従来より分解能が低いものを使用することができ
る。しかも、キャリアが第1の主歯車に対して増速され
て回転するので、人力駆動系の入力部材と出力部材との
位相差が僅かであったとしても、回転検出センサの近傍
を通過する歯の数が増大するから、検出精度を高くする
ことができる。また、人力検出手段を構成する歯車群
は、人力を駆動輪に伝達する動力伝達系の外にあり、車
体を走行させるための大きな力が伝達されることはない
ので、軽量かつ安価な材料によって小型に形成すること
ができる。
According to the present invention, the carrier rotates at an increased speed with respect to the first main gear in accordance with the difference between the rotation speed of the first main gear and the rotation speed of the second main gear. , The rotation speed difference between the rotation speed of the first main gear and the rotation speed of the carrier is
Is larger than the rotation speed difference between the rotation speed of the main gear and the rotation speed of the second main gear. Therefore, as the two rotation detection sensors, those capable of detecting a relatively large difference in the number of rotations, that is, those having lower resolution than the conventional one can be used. In addition, since the carrier rotates at an increased speed with respect to the first main gear, even if the phase difference between the input member and the output member of the manual drive system is small, the teeth passing near the rotation detection sensor can be used. , The detection accuracy can be increased. Also, the gear group that constitutes the human power detection means is outside the power transmission system that transmits the human power to the drive wheels, and does not transmit a large force for running the vehicle body, so it is made of a lightweight and inexpensive material. It can be formed small.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】第1の実施の形態 以下、本発明に係る電動補助車両の一実施の形態を図1
によって詳細に説明する。図1は本発明に係る電動補助
車両の動力ユニットを簡略化して示す構成図である。同
図において、符号1で示すものは、この実施の形態によ
る電動補助車両用動力ユニットである。この動力ユニッ
ト1は、電動自転車のハンガー部に搭載して駆動輪とし
ての後輪を駆動するもので、ペダルクランク軸2を筒状
の合力軸3に貫通させ、これら両軸を圧縮コイルばねや
トーションばねなどの弾性体4を介して互いに連結する
とともに、前記合力軸3に一方向クラッチ5および減速
機(図示せず)を介してモータ6を接続している。この
実施の形態では、前記ペダルクランク軸2が本発明に係
る入力部材を構成し、合力軸3が出力部材を構成してい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment An embodiment of an electric assist vehicle according to the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described in detail. FIG. 1 is a simplified configuration diagram showing a power unit of an electric assist vehicle according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power unit for an electric assist vehicle according to this embodiment. The power unit 1 is mounted on a hanger portion of an electric bicycle and drives a rear wheel as a driving wheel. The power unit 1 has a pedal crankshaft 2 penetrated through a cylindrical resultant shaft 3, and these two shafts are compressed coil springs or the like. In addition to being connected to each other via an elastic body 4 such as a torsion spring, a motor 6 is connected to the resultant shaft 3 via a one-way clutch 5 and a speed reducer (not shown). In this embodiment, the pedal crankshaft 2 constitutes an input member according to the present invention, and the resultant shaft 3 constitutes an output member.

【0009】前記一方向クラッチ5は、動力が伝達され
る方向がモータ6から合力軸3に向かう方向のみになる
構造を採っている。なお、ペダルクランク軸2と前記弾
性体4との間にも、動力の伝達方向がペダルクランク軸
2から合力軸3に向かう方向の一方向クラッチ7を介装
している。
The one-way clutch 5 has a structure in which power is transmitted only in a direction from the motor 6 toward the resultant shaft 3. A one-way clutch 7 is also provided between the pedal crankshaft 2 and the elastic body 4 so that the power is transmitted from the pedal crankshaft 2 to the resultant shaft 3.

【0010】また、モータ6から一方向クラッチ5を介
して合力軸3に至るモータ駆動系は、ペダルクランク軸
2を車体が前進するように回転させたときのペダルクラ
ンク軸2の回転方向と、合力軸3の回転方向とが一致す
るように構成している。
A motor drive system extending from the motor 6 to the resultant shaft 3 via the one-way clutch 5 includes a rotation direction of the pedal crankshaft 2 when the pedal crankshaft 2 is rotated so that the vehicle body moves forward. The rotation direction of the resultant shaft 3 is configured to match.

【0011】この実施の形態では、前記ペダルクランク
軸2と合力軸3とを弾性体4を介して互いに連結するこ
とによって、人力とモータ6の動力とが合力軸3で合成
される構造を採っている。また、この動力ユニット1
は、合力軸3の車体外側の端部にチェーンスプロケット
8を固定し、このチェーンスプロケット8にこの動力ユ
ニット1から動力を駆動輪としての後輪(図示せず)に
伝達するためのチェーン9を巻き掛けている。なお、チ
ェーン9の代わりにベルトを用いることもできる。
In this embodiment, the pedal crankshaft 2 and the resultant force shaft 3 are connected to each other via an elastic body 4 so that the human power and the power of the motor 6 are combined by the resultant force shaft 3. ing. Also, this power unit 1
A chain sprocket 8 is fixed to the end of the resultant shaft 3 on the outer side of the vehicle body, and a chain 9 for transmitting power from the power unit 1 to a rear wheel (not shown) as a driving wheel is mounted on the chain sprocket 8. Wrapped around. Note that a belt can be used instead of the chain 9.

【0012】前記ペダルクランク軸2は、動力ユニット
用ハウジングHに軸受を介して回転自在に支持させ、両
端部にペダル10を有するクランク11を取付けてい
る。なお、ペダルクランク軸2が貫通する合力軸3もペ
ダルクランク軸2とともに軸受を介して前記ハウジング
Hに回転自在に支持させている。図1においてペダルク
ランク軸2や合力軸3を支持する軸受を符号Bで示す。
The pedal crankshaft 2 is rotatably supported by a power unit housing H via bearings, and has cranks 11 having pedals 10 at both ends. The resultant shaft 3 through which the pedal crankshaft 2 passes is also rotatably supported by the housing H via a bearing together with the pedal crankshaft 2. In FIG. 1, a bearing B that supports the pedal crankshaft 2 and the resultant shaft 3 is indicated by reference numeral B.

【0013】この電動補助自転車の人力駆動系は、前記
ペダル10から図示していない後輪との間の各部材によ
って構成している。すなわち、モータ6が回転していな
いときには、ペダル10、クランク11、ペダルクラン
ク軸2、弾性体4、合力軸3、チェーンスプロケット
8、チェーン9、前記チェーン9によって回転が伝達さ
れる後輪のハブなどによって人力駆動系が構成される。
一方、モータ6が回転するときには、モータ6の動力が
合力軸3に加えられ、人力(ペダル10を踏込むときの
踏力)とモータ6の動力とが合力軸3で合成される。こ
のため、モータ回転時には動力ユニット1は人力とモー
タ6の動力とからなる合力で後輪を駆動する。
The human-powered driving system of this electric assist bicycle is constituted by various members between the pedal 10 and a rear wheel (not shown). That is, when the motor 6 is not rotating, the pedal 10, the crank 11, the pedal crankshaft 2, the elastic body 4, the resultant shaft 3, the chain sprocket 8, the chain 9, and the hub of the rear wheel to which the rotation is transmitted by the chain 9 A human-powered drive system is constituted by the above.
On the other hand, when the motor 6 rotates, the power of the motor 6 is applied to the resultant shaft 3, and the human power (the pressing force when the pedal 10 is depressed) and the power of the motor 6 are combined by the resultant shaft 3. Therefore, during rotation of the motor, the power unit 1 drives the rear wheels with the resultant force of human power and the power of the motor 6.

【0014】前記モータ6の動力は人力に応じて制御し
ている。この実施の形態では、人力の大きさを後述する
人力検出手段12によって検出し、人力の大きさに応じ
た電流をモータ6に供給するようにしている。
The power of the motor 6 is controlled according to human power. In this embodiment, the magnitude of human power is detected by human power detection means 12 described later, and a current corresponding to the magnitude of human power is supplied to the motor 6.

【0015】人力検出手段12は、後述する遊星歯車機
構と、第1および第2の回転検出センサ13,14と、
コントローラ15とから構成している。遊星歯車機構
は、人力駆動系の入力部材としての前記ペダルクランク
軸2と一体に回転する第1の太陽歯車16と、この第1
の太陽歯車16に噛合する第1の遊星歯車17と、前記
合力軸3と一体に回転する第2の太陽歯車18と、この
第2の太陽歯車18に噛合するとともに前記第1の遊星
歯車17にカラー17aを介して連結して第1の遊星歯
車17と一体に回転する第2の遊星歯車19と、前記第
1および第2の遊星歯車17,19をペダルクランク軸
2の軸心(第1および第2の太陽歯車16,18の軸
心)回りに公転自在に支持するキャリア20とから構成
している。
The human power detecting means 12 includes a planetary gear mechanism described later, first and second rotation detecting sensors 13 and 14,
And the controller 15. The planetary gear mechanism includes a first sun gear 16 that rotates integrally with the pedal crankshaft 2 as an input member of a manual drive system,
A first planetary gear 17 meshing with the sun gear 16 of the first embodiment, a second sun gear 18 rotating integrally with the resultant force shaft 3, and a first planetary gear 17 meshing with the second sun gear 18 And a second planetary gear 19 which is connected to the first planetary gear 17 via a collar 17a and rotates integrally with the first planetary gear 17, and the first and second planetary gears 17 and 19 are connected to the axis (the And a carrier 20 that revolves around the first and second sun gears 16 and 18).

【0016】前記第1の太陽歯車16と第2の太陽歯車
18が本発明に係る第1、第2の主歯車を構成してい
る。また、これらの太陽歯車16,18は、歯数が互い
に異なるように形成している。このため、同じ軸間距離
で噛合っている第1の遊星歯車17と第2の遊星歯車1
9も歯数が互いに異なっている。
The first sun gear 16 and the second sun gear 18 constitute first and second main gears according to the present invention. The sun gears 16 and 18 are formed so that the number of teeth is different from each other. For this reason, the first planetary gear 17 and the second planetary gear 1
Nine also have different numbers of teeth.

【0017】この動力ユニット1においては、前記第1
の太陽歯車16の歯16aを第1の回転検出センサ13
によって検出し、キャリア20に設けた歯20aを第2
の回転検出センサ14によって検出する。これら第1お
よび第2の回転検出センサ13,14は、電磁ピックア
ップを有する近接スイッチによって形成し、コントロー
ラ15に検出信号を送出する構造を採っている。また、
これらの回転検出センサ13,14は、動力ユニット用
ハウジングHに固定している。前記歯20aは、ペダル
クランク軸2や合力軸3と同軸状に配設したキャリア2
0の円板部に周方向に沿って多数形成している。なお、
この実施の形態では、前記歯20aおよび第2の回転検
出センサ14を第1の回転検出センサ13とは遊星歯車
機構を挾んで反対側に配設した例を示したが、歯20a
および第2の回転検出センサ14は第1の回転検出セン
サ13と同じ一側に配設することもできる。
In the power unit 1, the first
Of the sun gear 16 of the first rotation detection sensor 13
And the teeth 20a provided on the carrier 20 are
Is detected by the rotation detection sensor 14. The first and second rotation detection sensors 13 and 14 are formed by proximity switches having an electromagnetic pickup, and have a structure for sending a detection signal to the controller 15. Also,
These rotation detection sensors 13 and 14 are fixed to the power unit housing H. The teeth 20a are provided on a carrier 2 arranged coaxially with the pedal crankshaft 2 and the resultant shaft 3.
A large number are formed along the circumferential direction on the 0 disk portion. In addition,
In this embodiment, an example is shown in which the teeth 20a and the second rotation detection sensor 14 are disposed on the opposite side of the first rotation detection sensor 13 across the planetary gear mechanism.
Also, the second rotation detection sensor 14 can be disposed on the same side as the first rotation detection sensor 13.

【0018】コントローラ15は、前記第1および第2
の回転検出センサ13,14の検出値に基づいて第1の
太陽歯車16とキャリア20の回転数の差を求め、この
回転数差(ペダルクランク軸2と合力軸3の位相差)に
応じた電流を前記モータ6に供給する構成を採ってい
る。
The controller 15 includes the first and second
The rotation speed difference between the first sun gear 16 and the carrier 20 is determined based on the detection values of the rotation detection sensors 13 and 14, and the rotation speed difference (the phase difference between the pedal crankshaft 2 and the resultant shaft 3) is determined. A configuration for supplying a current to the motor 6 is employed.

【0019】このように構成した動力ユニット1は、ペ
ダル10を踏込むことによってペダルクランク軸2が回
転し、この回転が弾性体4を介して合力軸3に伝達され
る。モータ6が停止している状態では、ペダル10を踏
込む力、すなわち人力のみが合力軸3からチェーンスプ
ロケット8およびチェーン9を介して後輪に伝達され
る。モータ6が回転するときには、モータ6の回転が一
方向クラッチ5を介して合力軸3に伝達され、ペダルク
ランク軸2から伝達された人力とモータ6の動力とが合
力軸3で合成されてここから後輪に伝達される。
In the power unit 1 configured as described above, when the pedal 10 is depressed, the pedal crankshaft 2 rotates, and this rotation is transmitted to the resultant shaft 3 via the elastic body 4. When the motor 6 is stopped, only the force for depressing the pedal 10, that is, the human power is transmitted from the resultant shaft 3 to the rear wheels via the chain sprocket 8 and the chain 9. When the motor 6 rotates, the rotation of the motor 6 is transmitted to the resultant shaft 3 via the one-way clutch 5, and the human power transmitted from the pedal crankshaft 2 and the power of the motor 6 are synthesized by the resultant shaft 3. Is transmitted to the rear wheels.

【0020】ペダルクランク軸2と合力軸3とが例えば
同一回転数(同相)で回転する場合には、第1の太陽歯
車16の回転数と第2の太陽歯車18の回転数が等しく
なる。これら両太陽歯車16,18は歯数が互いに異な
っており、これらに噛合する第1および第2の遊星歯車
17,19も互いに歯数が異なっているから、このとき
には第1の遊星歯車17と第2の遊星歯車19は歯数差
に対応する回転数をもって自転しようとするが、互いに
連結されているため互いに異なる回転をしようとする遊
星歯車17,19は自転を抑制され、結果的に一体の遊
星歯車17,19は各太陽歯車16,18の回りを太陽
歯車16,18と同じ方向に自転することなく公転す
る。すなわち、キャリア20が回転する。このキャリア
20の回転数は、第1および第2の太陽歯車16,18
の回転数と同一である。
When the pedal crankshaft 2 and the resultant shaft 3 rotate at, for example, the same rotation speed (in phase), the rotation speed of the first sun gear 16 and the rotation speed of the second sun gear 18 become equal. These two sun gears 16 and 18 have different numbers of teeth, and the first and second planetary gears 17 and 19 meshing with them have different numbers of teeth. The second planetary gear 19 attempts to rotate at a rotational speed corresponding to the difference in the number of teeth. However, the planetary gears 17 and 19, which are connected to each other and rotate differently, are suppressed from rotating, and as a result are united. The planetary gears 17 and 19 revolve around the sun gears 16 and 18 without rotating in the same direction as the sun gears 16 and 18. That is, the carrier 20 rotates. The rotation speed of the carrier 20 is controlled by the first and second sun gears 16 and 18.
Is the same as the number of rotations.

【0021】登り坂を走行するときや加速するときある
いは定速走行でもペダル10を踏込む力は上下死点で略
0になり、上死点から90°の位置で最大となるよう脈
動的に変化する。したがって上死点から90°の位置へ
向けて踏力が次第に増加していくにつれペダルクランク
軸2は弾性体4の弾発力に抗して合力軸3より位相が次
第に進み、これに伴って第1の太陽歯車16の位相が第
2の太陽歯車18より次第に進む。このとき、同じ軸間
距離としながら太陽歯車16の方が太陽歯車18より歯
数が多く、遊星歯車17より遊星歯車19の方が歯数が
多く、また歯数差を少なく設定しているため、遊星歯車
17,19が一体で増速して自転され、その結果、キャ
リア20は第1の太陽歯車16より増速されてペダルク
ランク軸2の回転方向とは逆方向に回転し、第1の太陽
歯車16の回転数変化率よりも高い回転数変化率をもっ
てキャリア20の回転が上昇する。このため、第1の太
陽歯車16の回転数とキャリア20の回転数の回転数差
は、ペダルクランク軸2の位相が合力軸3に対し進むに
つれ次第に大きくなる。
Even when traveling on an uphill, accelerating, or traveling at a constant speed, the depressing force of the pedal 10 becomes substantially zero at the upper and lower dead centers and pulsates so as to become the maximum at 90 ° from the upper dead center. Change. Therefore, as the pedaling force gradually increases toward 90 ° from the top dead center, the phase of the pedal crankshaft 2 gradually advances from the resultant shaft 3 against the elastic force of the elastic body 4, and the The phase of one sun gear 16 gradually advances from that of the second sun gear 18. At this time, the sun gear 16 has a larger number of teeth than the sun gear 18, the planetary gear 19 has a larger number of teeth than the planetary gear 17, and the difference in the number of teeth is smaller, while keeping the same inter-axis distance. As a result, the planetary gears 17 and 19 are integrally rotated to rotate, and as a result, the carrier 20 is rotated at a higher speed than the first sun gear 16 and rotates in the direction opposite to the rotation direction of the pedal crankshaft 2. The rotation of the carrier 20 increases with a higher rotation rate change rate than the rotation rate change rate of the sun gear 16. For this reason, the rotation speed difference between the rotation speed of the first sun gear 16 and the rotation speed of the carrier 20 gradually increases as the phase of the pedal crankshaft 2 advances with respect to the resultant shaft 3.

【0022】第1の太陽歯車16の回転とキャリア20
の回転は回転検出センサ13,14が検出し、コントロ
ーラ15が前記回転数差に応じた電流をモータ6に供給
する。この結果、モータ6の動力が人力増加分だけ増大
する。そして、90°の位置で位相のずれが最大となっ
たときは、遊星歯車17,19の自転はなくなり、キャ
リア20はペダルクランク軸2、合力軸3と同一回転数
で回転し、回転数差は0となるが、コントローラ15で
はその直前の回転数差を記憶しておき、それに見合った
電流をモータ6に供給し続ける。続いて下死点に向って
踏力が減少すると、弾性体4の作用で位相のずれが元の
状態に戻ろうとするため、キャリア20は上記の逆の作
用でペダルクランク軸2と同方向に第1の太陽歯車16
より増速されて回転し、前記回転数差はペダルクランク
軸2の位相が元に戻るにつれ次第に小さくなる。なお、
ペダルクランク軸2の回転数が合力軸3より低いときに
は、この動力ユニット1においてはモータ6に給電され
る電流が絶たれる構成を採っている。
The rotation of the first sun gear 16 and the carrier 20
Are detected by the rotation detection sensors 13 and 14, and the controller 15 supplies a current to the motor 6 in accordance with the rotation speed difference. As a result, the power of the motor 6 increases by an amount corresponding to the increase in human power. When the phase shift becomes maximum at the position of 90 °, the planetary gears 17 and 19 no longer rotate, and the carrier 20 rotates at the same rotational speed as the pedal crankshaft 2 and the resultant shaft 3, and the rotational speed difference. Becomes zero, but the controller 15 stores the immediately preceding rotational speed difference, and continues to supply the motor 6 with an appropriate current. Subsequently, when the pedaling force decreases toward the bottom dead center, the phase shift attempts to return to the original state due to the action of the elastic body 4, so that the carrier 20 moves in the same direction as the pedal crankshaft 2 in the opposite action as described above. 1 sun gear 16
The rotation speed is further increased, and the rotation speed difference gradually decreases as the phase of the pedal crankshaft 2 returns to the original state. In addition,
When the rotation speed of the pedal crankshaft 2 is lower than the resultant shaft 3, the power unit 1 is configured to cut off the current supplied to the motor 6.

【0023】ここで、第1および第2の太陽歯車16,
18の回転とキャリア20の回転との関係について説明
する。第2の太陽歯車18を停止させた状態でキャリア
20が1回転するための第1の太陽歯車16の回転数α
(以下、この回転数を差動回転数という)は以下の
(1)式によって求めることができる。
Here, the first and second sun gears 16,
The relationship between the rotation of 18 and the rotation of the carrier 20 will be described. The rotation speed α of the first sun gear 16 for the carrier 20 to make one rotation while the second sun gear 18 is stopped.
(Hereinafter, this rotation speed is referred to as a differential rotation speed) can be obtained by the following equation (1).

【0024】 α={1−(Tb/Ta×Tc/Ta)}・・・・・(1) この(1)式において、Taは第1の太陽歯車16の歯
数を示し、Tbは第2の太陽歯車18の歯数を示し、T
cは第1の遊星歯車17の歯数を示し、Tdは第2の遊
星歯車19の歯数を示す。すなわち、前記(1)式で示
すα回転だけ第2の太陽歯車18より第1の太陽歯車1
6の回転が高くなることによって、キャリア20が1回
転する。
Α = {1− (Tb / Ta × Tc / Ta)} (1) In the equation (1), Ta indicates the number of teeth of the first sun gear 16, and Tb indicates the number of teeth of the first sun gear 16. 2 shows the number of teeth of the sun gear 18 and T
c indicates the number of teeth of the first planetary gear 17, and Td indicates the number of teeth of the second planetary gear 19. That is, the first sun gear 1 is shifted from the second sun gear 18 by the α rotation shown in the above equation (1).
By increasing the rotation of 6, the carrier 20 makes one rotation.

【0025】例えば、Taを40に設定し、Tbを38
に設定し、Tcを30に設定し、Tdを32に設定する
と、 差動回転数α={1−(38/32×30/40)}=
0.109375‥‥ になる。このため、上述した歯数をもって各歯車を形成
すると、第1の太陽歯車16が第2の太陽歯車18に対
して差動によって0.109375‥‥回転だけ回転す
ることにより、キャリア20が1回転する。
For example, when Ta is set to 40 and Tb is set to 38
When Tc is set to 30 and Td is set to 32, the differential rotation speed α = {1− (38/32 × 30/40)} =
0.109375 ‥‥. For this reason, when each gear is formed with the number of teeth described above, the first sun gear 16 rotates by 0.109375 ° relative to the second sun gear 18 by differential rotation, so that the carrier 20 rotates one rotation. I do.

【0026】この結果、差動回転数αに対するキャリア
20の回転数の比(キャリア1回転/差動回転数α)
は、1/0.109375≒9.143になる。すなわ
ち、キャリア20の回転数は差動回転数αの約9倍にな
り、第1の太陽歯車16とキャリア20の回転数差は第
2の太陽歯車18との回転数差より大きくなる。
As a result, the ratio of the rotation speed of the carrier 20 to the differential rotation speed α (one rotation of the carrier / differential rotation speed α)
Becomes 1 / 0.109375 ≒ 9.143. That is, the rotation speed of the carrier 20 is about nine times the differential rotation speed α, and the rotation speed difference between the first sun gear 16 and the carrier 20 is larger than the rotation speed difference between the second sun gear 18.

【0027】したがって、回転検出センサ13,14
は、相対的に大きい回転数差を検出すればよいから、従
来より分解能が低いものを使用することができる。しか
も、キャリア20が第1の太陽歯車16に対して増速さ
れて回転するので、ペダルクランク軸2と合力軸3との
位相差が僅かであったとしても、回転検出センサ14の
近傍を通過する歯の数が増大するから、検出精度を高く
することができる。
Therefore, the rotation detecting sensors 13 and 14
, It is sufficient to detect a relatively large difference in the number of rotations, so that a resolution lower than that of the related art can be used. Moreover, since the carrier 20 rotates at an increased speed with respect to the first sun gear 16, even if the phase difference between the pedal crankshaft 2 and the resultant shaft 3 is small, the carrier 20 passes near the rotation detection sensor 14. Since the number of teeth to be increased increases, the detection accuracy can be increased.

【0028】また、人力検出手段12を構成する歯車群
は、人力を後輪に伝達する動力伝達系の外にあり、車体
を走行させるための大きな力が伝達されることはないの
で、プラスチックなどの軽量かつ安価な材料によって形
成することができ、しかも小型に形成することができ
る。
The gear group forming the human power detecting means 12 is outside the power transmission system for transmitting the human power to the rear wheels, and does not transmit a large force for running the vehicle body. It can be made of a lightweight and inexpensive material, and can be made compact.

【0029】なお、第1の太陽歯車16および第2の太
陽歯車18は、第1、第2の遊星歯車17,19が径方
向の内側に噛合する内歯車(外周歯車)に換えることが
できる。また、この実施の形態では電動補助自転車のハ
ンガー部に搭載する動力ユニットを示したが、この動力
ユニットは、電動補助自転車の後輪のハブに設けること
もできる。この構成を採る場合には、人力駆動系の後輪
側の回転軸を入力軸とし、ハブ内のモータを接続した合
力軸と前記入力軸とを同一軸線上に配設してこれらを弾
性体を介して互いに接続する。そして、前記入力軸と合
力軸に遊星歯車機構を接続する。
The first sun gear 16 and the second sun gear 18 can be replaced with internal gears (outer peripheral gears) in which the first and second planetary gears 17, 19 mesh radially inward. . Further, in this embodiment, the power unit mounted on the hanger portion of the battery-assisted bicycle has been described, but this power unit may be provided on the hub of the rear wheel of the battery-assisted bicycle. When this configuration is adopted, the rotation shaft on the rear wheel side of the manual drive system is used as the input shaft, the resultant shaft connecting the motor in the hub, and the input shaft are arranged on the same axis, and these are elastic bodies. Connected to each other via. Then, a planetary gear mechanism is connected to the input shaft and the resultant shaft.

【0030】第2の実施の形態 本発明に係る電動補助車両は、図2に示すように人力駆
動系とモータ駆動系とを分けて構成することができる。
Second Embodiment The electrically assisted vehicle according to the present invention can be configured with a human drive system and a motor drive system separately as shown in FIG.

【0031】図2は電動補助車両用動力ユニットの実施
の形態を示す構成図である。同図において、前記図1に
よって説明したものと同一もしくは同等の部材について
は、同一符号を付し詳細な説明は省略する。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a power unit for an electrically assisted vehicle. In the figure, the same or equivalent members as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0032】図2に示した電動補助自転車用動力ユニッ
ト1は、ペダルクランク軸2の回転を後輪21に伝達す
る人力後輪駆動系22と、モータ6によって前輪23を
駆動するモータ前輪駆動系24とから構成している。
The power unit 1 for an electrically assisted bicycle shown in FIG. 2 has a human-powered rear wheel drive system 22 for transmitting the rotation of the pedal crankshaft 2 to the rear wheel 21 and a motor front wheel drive system for driving the front wheel 23 by the motor 6. 24.

【0033】人力後輪駆動系22は、前記第1の実施の
形態を採るときの動力ユニット1からモータ駆動系を削
除した構造を採っている。すなわち、ペダルクランク軸
2に一方向クラッチ7および弾性体4を介して出力部材
3を接続することによって、後輪駆動系22が構成され
ている。
The manual rear wheel drive system 22 has a structure in which the motor drive system is omitted from the power unit 1 used in the first embodiment. That is, the rear wheel drive system 22 is configured by connecting the output member 3 to the pedal crankshaft 2 via the one-way clutch 7 and the elastic body 4.

【0034】モータ前輪駆動系24は、モータ6を前輪
23のハブ(図示せず)に内蔵し、車軸に対してハブを
回転させる構造を採っている。このモータ6の出力は、
第1の実施の形態を採るときと同様に、人力検出手段1
2の回転検出センサ13,14によって検出した踏力の
大きさに対応させてコントローラ15が制御する。
The motor front wheel drive system 24 has a structure in which the motor 6 is built in a hub (not shown) of the front wheel 23 and rotates the hub with respect to the axle. The output of this motor 6 is
Similar to the first embodiment, the human power detecting means 1
The controller 15 controls in accordance with the magnitude of the pedaling force detected by the second rotation detection sensors 13 and 14.

【0035】このように人力後輪駆動系22とモータ前
輪駆動系24を分けて構成しても第1の実施の形態を採
るときと同等の効果を奏する。
Thus, even if the rear-wheel drive system 22 and the front-wheel drive system 24 are separately provided, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0036】さらに、上述した実施の形態では本発明を
電動補助自転車用動力ユニットに適用する例を示した
が、本発明は、電動車椅子などの他の電動補助車両に適
用することができる。
Further, in the above-described embodiment, an example has been described in which the present invention is applied to the power unit for an electric assist bicycle, but the present invention can be applied to other electric assist vehicles such as an electric wheelchair.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
1の主歯車の回転数と第2の主歯車の回転数の回転数差
に応じてキャリアが第1の主歯車に対して増速されて回
転するから、第1の主歯車の回転数とキャリアの回転数
との回転数差は、第1の主歯車の回転数と第2の主歯車
の回転数との回転数差より大きくなる。しかも、キャリ
アが第1の主歯車に対して増速されて回転するので、入
力部材と出力部材との位相差が僅かであったとしても、
回転検出センサの近傍を通過する歯の数が増大するか
ら、検出精度を高くすることができる。このため、二つ
の回転検出センサとしては、相対的に大きい回転数差を
検出できるもの、すなわち従来より分解能が低く低価格
なものを使用することができる。また、人力検出手段を
構成する歯車群は、人力を駆動輪に伝達する動力伝達系
の外にあり、車体を走行させるための大きな力が伝達さ
れることはないので、軽量かつ安価な材料によって小型
に形成することができる。
As described above, according to the present invention, the carrier moves with respect to the first main gear in accordance with the rotation speed difference between the rotation speed of the first main gear and the rotation speed of the second main gear. Since the rotation speed is increased, the rotation speed difference between the rotation speed of the first main gear and the rotation speed of the carrier is equal to the rotation speed difference between the rotation speed of the first main gear and the rotation speed of the second main gear. Be larger. Moreover, since the carrier rotates at an increased speed with respect to the first main gear, even if the phase difference between the input member and the output member is small,
Since the number of teeth passing near the rotation detection sensor increases, detection accuracy can be increased. Therefore, as the two rotation detection sensors, those capable of detecting a relatively large difference in the number of rotations, that is, those having lower resolution and lower cost than in the past can be used. Further, the gear group that constitutes the human power detection means is outside the power transmission system that transmits the human power to the drive wheels, and does not transmit a large force for traveling the vehicle body. It can be formed small.

【0038】したがって、モータの動力を正確に制御す
ることができるとともに、安価で、しかもコンパクトな
電動補助車両を提供することができる。
Therefore, the power of the motor can be accurately controlled, and an inexpensive and compact electric auxiliary vehicle can be provided.

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

【図1】 本発明に係る電動補助車両の動力ユニットを
簡略化して示す構成図である。
FIG. 1 is a simplified configuration diagram showing a power unit of an electric assist vehicle according to the present invention.

【図2】 電動補助車両用動力ユニットの実施の形態を
示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a power unit for an electrically assisted vehicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…動力ユニット、2…ペダルクランク軸、3…合力
軸、4…弾性体、6…モータ、12…人力検出手段、1
3…第1の回転検出センサ、14…第2の回転検出セン
サ、15…コントローラ、16…第1の太陽歯車、17
…第1の遊星歯車、18…第2の太陽歯車、19…第2
の遊星歯車、20…キャリア。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power unit, 2 ... Pedal crankshaft, 3 ... Combined shaft, 4 ... Elastic body, 6 ... Motor, 12 ... Human power detection means, 1
3 ... first rotation detection sensor, 14 ... second rotation detection sensor, 15 ... controller, 16 ... first sun gear, 17
... first planetary gear, 18 ... second sun gear, 19 ... second
Planetary gears, 20 ... carrier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人力検出手段によって検出した人力に応
じてモータの動力を制御し、人力とモータの動力とによ
って車体を走行させる電動補助車両において、人力によ
って回転する入力部材と、駆動輪に接続した出力部材と
を同一軸線上に配設して弾性体を介して互いに連結し、
前記人力検出手段を、前記入力部材と一体に回転する第
1の主歯車と、この第1の主歯車とは歯数が異なるよう
に形成し、前記出力部材と一体に回転する第2の主歯車
と、前記第1の主歯車に噛合する第1の遊星歯車と、前
記第2の主歯車に噛合するとともに前記第1の遊星歯車
と一体に回転する第2の遊星歯車と、これら第1および
第2の遊星歯車を前記第1および第2の主歯車の軸心回
りに公転自在に支持するキャリアと、前記第1の主歯車
の回転を検出する第1の回転検出センサと、前記キャリ
アの回転を検出する第2の回転検出センサとを備え、こ
れら第1および第2の回転検出センサの検出値から前記
第1の主歯車の回転と第2の主歯車の回転との位相差を
検出する構成としたことを特徴とする電動補助車両。
An electric assist vehicle that controls the power of a motor in accordance with the human power detected by a human power detecting means and travels a vehicle body using the human power and the power of the motor. Arranged on the same axis and connected to each other via an elastic body,
A first main gear rotating integrally with the input member and a second main gear rotating integrally with the output member, the first main gear having a different number of teeth; A gear, a first planetary gear meshing with the first main gear, a second planetary gear meshing with the second main gear and rotating integrally with the first planetary gear; A carrier for supporting the first and second planetary gears around the axes of the first and second main gears, a first rotation detection sensor for detecting rotation of the first main gear, and the carrier A second rotation detection sensor for detecting the rotation of the first and second rotation detection sensors, and detects a phase difference between the rotation of the first main gear and the rotation of the second main gear from the detection values of the first and second rotation detection sensors. An electrically assisted vehicle characterized by having a configuration for detecting.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011138202A1 (en) * 2010-05-06 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Transmission for electrical bicycles for detecting a torque and related method for electrical bicycles for detecting a torque

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