JP3974974B2

JP3974974B2 - Auxiliary power control device for battery-assisted bicycle

Info

Publication number: JP3974974B2
Application number: JP19553097A
Authority: JP
Inventors: 聡本田; 健治川口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH1134966A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人力による踏力を検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値に応じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、人力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車において、電動モータによる補助動力を制御するための補助動力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる電動補助自転車は、たとえば特開平７−３０９２８３号公報で既に知られており、この電動補助自転車では、人力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比であるアシスト比を、たとえば６ｋｍ／ｈ以下の低速域では１よりも大きな値（たとえば３）に定めて電動モータの作動を制御し、たとえば６ｋｍ／ｈを超える中速域では前記アシスト比がたとえば１となるようにして電動モータの作動を制御するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のものでは、坂道の登坂時に踏力の弱い人では車速が必然的に低下し、たとえば６ｋｍ／ｈ以下の低速域で補助動力が急激に増加するために乗員が違和感を感じることがある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、踏力の弱い人でも違和感なく容易に坂道を登れるようにした電動補助自転車における補助動力制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、人力による踏力を検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値に応じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、人力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車において、走行路面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、該傾斜角検出手段の検出値が設定値以上であるときには１よりも大きな前記アシスト比を前記傾斜角が大となるのに応じて大きくし、前記傾斜角検出手段の検出値が設定値未満であるときには前記アシスト比を１とするようにして電動モータの作動を制御するコントローラとを含むことを特徴とする。
【０００５】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、走行路面が設定値以上の傾斜角度の坂道となったときに、アシスト比が傾斜角に応じて増大するので、補助動力を踏力に応じて増大させて走行速度とは無関係に得ることができ、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を容易に登ることができる。また平坦路を走行するときには、アシスト比が１となる。
【０００６】
また請求項２記載の発明は、人力による踏力を検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値に応じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、人力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車において、走行路面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、車速検出手段と、該車速検出手段の検出値が設定速度以下であって前記傾斜角検出手段の検出値が設定傾斜角以上である第１の状態で前記アシスト比を１よりも大きな値とするとともに前記第１の状態以外のときに前記アシスト比を１以下とするようにして電動モータの作動を制御するコントローラ（３１）とを含むことを特徴とする。
【０００７】
このような請求項２記載の発明の構成によれば、坂道の登坂時に車速が設定車速以下となるとともに傾斜角が設定傾斜角以上となったときにアシスト比を１よりも大きくするので、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ることが可能となり、また平坦路を走行するときには、アシスト比が１以下となるので、不必要に電動モータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の延長を図ることができるとともに平坦路において無闇に加速されることもない。
【０００８】
さらに請求項３記載の発明は、人力による踏力を検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値に応じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、人力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車において、車速検出手段と、該車速検出手段の検出値が設定速度以下であって前記踏力検出手段の検出値が設定踏力以上である第１の状態で前記アシスト比を１よりも大きな値とするとともに前記第１の状態以外のときに前記アシスト比を１以下とするようにして電動モータの作動を制御するコントローラとを含むことを特徴とする。
【０００９】
このような請求項３記載の発明の構成によれば、坂道の登坂時に車速が設定車速以下となるとともに踏力が設定踏力以上となったときにアシスト比を１よりも大きくするので、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ることが可能となり、また平坦路を走行するときには、アシスト比が１以下となるので、不必要に電動モータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の延長を図ることができるとともに平坦路において無闇に加速されることもない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１ないし図５は本発明の第１実施例を示すものであり、図１は電動補助自転車の側面図、図２はモータユニットの縦断側面図であって図３の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は電動モータの制御装置の構成を示すブロック図、図５は傾斜角に応じたアシスト比を示す図である。
【００１２】
先ず図１において、この電動補助自転車が備える車体フレーム１１の前端のヘッドパイプ１２にフロントフォーク１３が操向可能に支承され、該フロントフォーク１３の下端に前輪Ｗ_Fが軸支され、フロントフォーク１３の上端にバーハンドル１４が設けられる。また車体フレーム１１の下部には、電動モータ１５を有するモータユニット１６が設けられており、該モータユニット１６の後部上方で車体フレーム１１から後下がりに延びるとともにモータユニット１６の後方では略水平に延出される左、右一対のリヤフォーク１７…間に後輪Ｗ_Rが軸支され、両リヤフォーク１７…および車体フレーム１１の後部間には左、右一対のステー１８…が設けられる。さらに車体フレーム１１の後部には、シート１９が上下位置を調整可能として装着されており、シート１９の後方側にはキャリア２０が固定配置される。
【００１３】
両端にクランクペダル２１，２１をそれぞれ有するクランク軸２２がモータユニット１６で回転自在に支承され、該クランク軸２２から動力を伝達可能であるとともに前記電動モータ１５からの補助動力をも作用させ得る駆動スプロケット２４と、後輪Ｗ_Rの車軸に設けられた被動スプロケット２５とに無端状のチェーン２６が巻掛けられる。
【００１４】
ヘッドパイプ１２にはブラケット２７を介してフロントバスケット２８が取付けられる。しかも該フロントバスケット２８の背面部に配置されるバッテリ収納ケース２９も前記ブラケット２７に取付けられており、電動モータ１５に電力を供給するためのバッテリ３０がバッテリ収納ケース２９に挿脱可能に収納される。
【００１５】
電動モータ１５の作動は、モータユニット１６の前方側で車体フレーム１１の下部に固定的に支持されたコントローラ３１で制御されるものであり、該コントローラ３１は、乗員による踏力および車速に基づいて電動モータ１５の作動を制御する。
【００１６】
車体フレーム１１の大部分はカバー３２で覆われており、該カバー３２の上部に、バッテリ３０からコントローラ３１および電動モータ１５に電力を供給するためのメインスイッチ３３が配設される。
【００１７】
図２および図３を併せて参照して、モータユニット１６のケーシング３５は、車体フレーム１１の下部に固定的に支持される。このケーシング３５の右側（図３の上方側）には、駆動スプロケット２４に結合される回転筒体３６がボールベアリング３７を介して回転自在に支承されており、クランク軸２２の右端部は、該回転筒体３６に、ニードルベアリング３８を介して支承され、クランク軸２２の左端部はボールベアリング３９を介してケーシング３５の左側（図３の下方側）に支承される。
【００１８】
クランク軸２２の左右両端のクランクペダル２１，２１による踏力は、踏力伝達系４０を介してクランク軸２２から駆動スプロケット２４に伝達される。またケーシング３５に取付けられている電動モータ１５の出力は、クランクペダル２１，２１による踏力をアシストすべく補助動力伝達系４１を介して駆動スプロケット２４に伝達される。
【００１９】
クランク軸２２の動力を駆動スプロケット２４に伝達するための踏力伝達系４０は、クランク軸２２に連結されるトーションバー４２と、回転筒体３６およびトーションバー４２間に設けられる第１一方向クラッチ４３とで構成される。
【００２０】
クランク軸２２には、その軸線に沿って延びるスリット４４が設けられており、トーションバー４２は、前記スリット４４内に回転自在に嵌合する円柱状の軸部４２ａと、該軸部４２の左端（図３の上端）から両側方に突出する腕部４２ｂと、前記軸部４２ａの右端（図３の下端）から両側方に突出する腕部４２ｃとを有して、前記スリット４４に装着されるものであり、クランク軸２２から一方の腕部４２ｂに入力される踏力に応じて軸部４２ａをねじれ変形せしめつつ他方の腕部４２ｃ側に踏力を伝達することができる。
【００２１】
第１一方向クラッチ４３は、従来周知のものであり、クランクペダル２１，２１を踏んでクランク軸２２を正転させると、そのクランク軸２２からの踏力がトーションバー４２、第１一方向クラッチ４３および回転筒体３６を介して駆動スプロケット２４に伝達されるが、クランクペダル２１，２１を踏んでクランク軸２２を逆転させたときには、第１一方向クラッチ４３がスリップしてクランク軸２２の逆転が許容される。
【００２２】
クランク軸２２の外周には、スライダインナー４５が相対回転不能かつ軸方向相対移動可能に支持されており、このスライダインナー４５の外周には、複数のボール４７…を介してスライダアウター４６が相対回転自在に支持される。
【００２３】
スライダインナー４５は、第１一方向クラッチ４３におけるクラッチ内輪にカム係合されるものであり、ケーシング３５に揺動可能に支承された検出レバー４８の中間部が、前記クラッチ内輪とは反対側からスライダアウター４６に当接される。一方、前記検出レバー４８とともに踏力検出手段Ｓ_Tを構成するストロークセンサ４９がケーシング３５に取付けられており、該ストロークセンサ４９の検出子４９ａに前記検出レバー４８の先端が当接される。さらに検出レバー４８およびケーシング３５間にはばね５０が縮設されており、検出レバー４８が該ばね５０のばね力によりスライダアウター４６に弾発的に当接され、スライダアウター４６およびスライダインナー４５は、第１一方向クラッチ４３のクラッチ内輪側に向けて付勢される。
【００２４】
クランクペダル２１，２１からクランク軸２２への踏力入力に応じて、トーションバー４２に捩れが生じると、スライダインナー４５がばね５０のばね力に抗してクランク軸２２の軸線に沿って図３の下方に摺動し、スライダインナー４５とともに移動するスライダアウター４６で押された検出レバー４８が揺動することにより、ストロークセンサ４９の検出子４９ａが押圧される。この検出子４９ａのストロークは、トーションバー４２の捩れ量、すなわちクランクペダル２１，２１から入力される踏力に比例するものであり、踏力検出手段Ｓ_Tで踏力が検出されることになる。
【００２５】
電動モータ１５の動力を駆動スプロケット２４に伝達するための補助動力伝達系４１は、電動モータ１５の回転軸１５ａに固着された駆動ギヤ５２と、回転軸１５ａと平行な第１アイドル軸５３の一端に固着されて前記駆動ギヤ５２に噛合される第１中間ギヤ５４と、第１アイドル軸５３に一体に設けられる第２中間ギヤ５５と、第２中間ギヤ５５に噛合される第３中間ギヤ５６と、第３中間ギヤ５６と同軸に配置される第２アイドル軸５７と、第３中間ギヤ５６および第２アイドル軸５７間に設けられる第２一方向クラッチ５８と、第２アイドル軸５７に一体に設けられる第４中間ギヤ５９と、駆動スプロケット２４が結合されている回転筒体３６に一体に設けられるとともに第４中間ギヤ５９に噛合される被動ギヤ６０とを備える。
【００２６】
このような補助動力伝達系４１では、電動モータ１５の作動に伴なうトルクが減速されて駆動スプロケット２４に伝達されるが、電動モータ１５の作動が停止したときには、第２一方向クラッチ５８の働きにより第２アイドル軸５７の空転が許容され、クランクペダル２１，２１の踏力による駆動スプロケット２４の回転が妨げられることはない。
【００２７】
図４において、電動モータ１５を駆動するモータ駆動回路６２は、コントローラ３１により制御されるものであり、該コントローラ３１には、踏力検出手段Ｓ_T、車速検出手段Ｓ_Vおよび傾斜角検出手段Ｓ_Aの検出値が入力され、コントローラ３１は、各検出手段Ｓ_T，Ｓ_V，Ｓ_Aの検出値に基づいて電動モータ１５の作動を制御するための信号を出力する。
【００２８】
ところで、車速検出手段Ｓ_Vは、電動モータ１５による動力アシスト状態での自転車速度を代表するものとして電動モータ１５の回転速度を検出するものであり、図２および図３で示すように、リラクタ６３と、電磁ピックアップコイル式のセンサ６４とで構成される。而して外周に突部６３ａを有するリラクタ６３が、電動モータ１５の回転軸１５ａに固定され、センサ６４は、前記突部６３ａに近接、対向可能な検出部６４ａを有してケーシング３５に固定される。
【００２９】
また傾斜角検出手段Ｓ_Aは、走行路面の傾斜角を検出するものであり、車体の挙動に余り影響を受けないようにするためにはクランク軸２２付近で車体フレーム１１に取付けられることが望ましく、また傾斜角の変化を速やかに検出するためにはヘッドパイプ１２の近傍で車体フレーム１１に取付けられることが望ましい。
【００３０】
コントローラ３１では、車速検出手段Ｓ_Vによる検出値が低・中速域に対応する値であるときに、人力による踏力に対する電動モータ１５による補助動力の比（補助動力／踏力）であるアシスト比が、図５で示すように、傾斜角検出手段Ｓ_Aの検出値すなわち傾斜角に応じて予め設定されている。すなわち傾斜角検出手段Ｓ_Aで検出される傾斜角が第１設定値θ₁たとえば２度以下であるときにはアシスト比が「１」に設定され、傾斜角検出手段Ｓ_Aで検出される傾斜角が第１設定傾斜角θ₁よりも大きな第２設定傾斜角θ₂を超えるときにはアシスト比が「３」に設定され、傾斜角検出手段Ｓ_Aで検出される傾斜角が第１設定傾斜角θ₁を超えて第２設定傾斜角θ₂未満であるときには傾斜角が大きくなるにつれてアシスト比が「１」から「３」までリニアに増大するように設定される。
【００３１】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、傾斜角検出手段Ｓ_Aで検出される傾斜角が第１設定値θ₁以上である坂道の登坂時には、アシスト比が傾斜角に応じて「１」から次第に増大するので、補助動力を踏力に応じて増大させて走行速度とは無関係に得ることができ、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を容易に登ることができる。
【００３２】
しかも傾斜角検出手段Ｓ_Aで検出される傾斜角が第１設定値θ₁よりも大きな第２設定値θ₂以上となったときには、アシスト比が「３」に設定されるので、傾斜角が大きくなってもアシスト比が無闇に大きくなることはなく、バッテリの消耗を回避し、必要とされるだけの補助動力を踏力に加算するようにして無理なく坂道を登坂することができる。
【００３３】
図６は本発明の第２実施例を示すものであり、アシスト比が車速検出手段Ｓ_Vで検出される車速ならびに傾斜角検出手段Ｓ_Aで検出される傾斜角に応じて設定される。すなわち車速検出手段Ｓ_Vで検出される車速がたとえば１０ｋｍ／ｈと定められる設定速度以下であって傾斜角検出手段Ｓ_Aの検出値が第１設定傾斜角θ₁以上であるときには、車速の減少および傾斜角の増大に応じて「１」から次第に大きくなるとともに第２設定傾斜角θ₂以上であって車速がたとえば５ｋｍ／ｈ以下のときに「３」となるようにアシスト比が設定される。また車速がたとえば１０ｋｍ／ｈを超えてたとえば１５ｋｍ／ｈまでの車速領域ならびに車速が１０ｋｍ／ｈ以下であっても傾斜角が第１設定傾斜角θ₁未満であるときにはアシスト比が「１」に設定され、さらに車速がたとえば１５ｋｍ／ｈを超える高速域では、アシスト比が「１」から次第に減少し、たとえば２４ｋｍ／ｈに車速が達したときに電動モータ１５による動力補助を停止するように設定される。
【００３４】
この第２実施例によれば、平坦路の走行時には、アシスト比を「１」以下として不必要に電動モータ１５の負荷を増大することを回避し、バッテリ寿命の延長を図ることができるとともに平坦路で無闇に加速されることがないようにした上で、たとえば１０ｋｍ／ｈ以下の低速で坂道を登坂する際には、アシスト比を「１」よりも大きくすることにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ることが可能となる。
【００３５】
本発明の第３実施例として、図７で示すように、車速の増大に応じたアシスト比の低下割合を図６の第２実施例に比べて小さくするようにしてもよく、この第３実施例によっても上記第２実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図８は本発明の第４実施例を示すものであり、アシスト比が車速検出手段Ｓ_Vで検出される車速ならびに踏力検出手段Ｓ_Tで検出される傾斜角に応じて設定される。すなわち車速検出手段Ｓ_Vで検出される車速がたとえば１０ｋｍ／ｈと定められる設定速度以下であって踏力検出手段Ｓ_Tの検出値が第１設定踏力Ｔ₁以上であるときには、車速の減少および傾斜角の増大に応じて「１」から次第に大きくなるとともに第１設定踏力Ｔ₁よりも大きな第２設定踏力Ｔ₂以上であって車速がたとえば５ｋｍ／ｈ以下のときに「３」となるようにアシスト比が設定される。また車速がたとえば１０ｋｍ／ｈを超えてたとえば１５ｋｍ／ｈまでの車速領域ならびに車速が１０ｋｍ／ｈ以下であっても踏力が第１設定踏力Ｔ₁未満であるときにはアシスト比が「１」に設定され、さらに車速がたとえば１５ｋｍ／ｈを超える高速域では、アシスト比が「１」から次第に減少し、たとえば２４ｋｍ／ｈに車速が達したときに電動モータ１５による動力補助を停止するように設定される。
【００３７】
この第４実施例によれば、平坦路の走行時には、アシスト比を「１」以下として不必要に電動モータ１５の負荷を増大することを回避し、バッテリ寿命の延長を図ることができるとともに平坦路で無闇に加速されることがないようにした上で、たとえば１０ｋｍ／ｈ以下の低速で踏力が第１設定値Ｔ₁以上となる坂道を登坂する際には、アシスト比を「１」よりも大きくすることにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ることが可能となる。
【００３８】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、補助動力を踏力に応じて増大させて走行速度とは無関係に得ることができ、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を容易に登ることができる。また平坦路を走行するときには、アシスト比が１となる。
【００４０】
また請求項２記載の発明によれば、車速が設定車速以下となるとともに傾斜角が設定傾斜角以上となった坂道の登坂時にアシスト比を１よりも大きくすることにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ることが可能となり、また平坦路の走行時には不必要に電動モータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の延長を図ることができ、平坦路において無闇に加速されることもない。
【００４１】
さらに請求項３記載の発明によれば、車速が設定車速以下となるとともに踏力が設定踏力以上となった坂道の登坂時にアシスト比を１よりも大きくすることにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ることが可能となり、また平坦路の走行時には不必要に電動モータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の延長を図ることができ、平坦路において無闇に加速されることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の電動補助自転車の側面図である。
【図２】モータユニットの縦断側面図であって図３の２−２線断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】電動モータの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】傾斜角に応じたアシスト比を示す図である。
【図６】第２実施例の傾斜角および車速に応じたアシスト比を示す図である。
【図７】第３実施例の傾斜角および車速に応じたアシスト比を示す図である。
【図８】第４実施例の踏力および車速に応じたアシスト比を示す図である。
【符号の説明】
１５・・・電動モータ
３１・・・コントローラ
Ｓ_A・・・傾斜角検出手段
Ｓ_T・・・踏力検出手段
Ｓ_V・・・車速検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a ratio of the auxiliary power by the electric motor to the pedal force by human power, comprising pedal force detection means for detecting the pedal force by human power and an electric motor that can exhibit auxiliary power according to the detected value of the pedal force detection means. The present invention relates to an auxiliary power control device for controlling auxiliary power by an electric motor in a battery-assisted bicycle capable of changing an assist ratio.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, such a battery-assisted bicycle is already known, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-309283. In this battery-assisted bicycle, an assist ratio, which is a ratio of assist power by an electric motor to pedal force by human power, is set to, for example, 6 km / h. The operation of the electric motor is controlled by setting a value larger than 1 (for example, 3) in the following low speed range, and the assist ratio is set to, for example, 1 in the medium speed range exceeding 6 km / h, for example. To control.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional one, the vehicle speed inevitably decreases in a person with weak pedaling force when climbing a hill, and the occupant may feel uncomfortable because the auxiliary power increases rapidly in a low speed region of 6 km / h or less, for example. is there.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an auxiliary power control device in a battery-assisted bicycle that allows even a person with weak pedal effort to easily climb a hill without a sense of incongruity.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a pedaling force detecting means for detecting a pedaling force by human power and an electric motor capable of exhibiting auxiliary power according to a detection value of the pedaling force detecting means. In the battery-assisted bicycle that can change the assist ratio, which is the ratio of the assist power by the electric motor to the pedaling force by the vehicle, the tilt angle detecting means for detecting the tilt angle of the traveling road surface, and the detected value of the tilt angle detecting means is greater than or equal to the set value In some cases, the assist ratio larger than 1 is increased as the inclination angle becomes larger, and the assist ratio is set to 1 when the detected value of the inclination angle detecting means is less than a set value. And a controller for controlling the operation of the motor.
[0005]
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the assist ratio increases according to the inclination angle when the traveling road surface becomes a slope with an inclination angle equal to or greater than the set value, so that the auxiliary power depends on the pedaling force. It can be obtained regardless of the running speed, and even a person with weak pedaling force can easily climb the hill without a sense of incongruity. When traveling on a flat road, the assist ratio is 1 .
[0006]
The invention according to claim 2 further includes a pedaling force detecting means for detecting a pedaling force by human power and an electric motor capable of exhibiting auxiliary power in accordance with a detected value of the pedaling force detecting means, and assisting the pedaling force by human power by the electric motor. In the battery-assisted bicycle capable of changing the assist ratio, which is the power ratio, the inclination angle detection means for detecting the inclination angle of the traveling road surface, the vehicle speed detection means, and the detection value of the vehicle speed detection means is not more than a set speed, and The assist ratio is set to a value greater than 1 in the first state where the detection value of the tilt angle detection means is equal to or greater than the set tilt angle, and the assist ratio is set to 1 or less in cases other than the first state. And a controller (31) for controlling the operation of the electric motor.
[0007]
According to the configuration of the invention described in claim 2, since the assist ratio is made larger than 1 when the vehicle speed is equal to or lower than the set vehicle speed and the inclination angle is equal to or higher than the set inclination angle when climbing on the slope, It is possible even for a weak person to climb a hill without a sense of incongruity, and when driving on a flat road, the assist ratio becomes 1 or less, so that it is possible to avoid unnecessarily increasing the load of the electric motor and extend the battery life. And is not accelerated on a flat road.
[0008]
Furthermore, the invention described in claim 3 is provided with a treading force detecting means for detecting a treading force by human power and an electric motor capable of exhibiting auxiliary power in accordance with a detected value of the treading force detecting means, and assisting the treading force by human power by the electric motor. In a battery-assisted bicycle capable of changing an assist ratio, which is a power ratio, a vehicle speed detecting means, and a first value in which a detected value of the vehicle speed detecting means is not more than a set speed and a detected value of the pedal force detecting means is not less than a set pedaling force. And a controller for controlling the operation of the electric motor so that the assist ratio is set to a value larger than 1 in the state and the assist ratio is set to 1 or less in a state other than the first state. To do.
[0009]
According to the configuration of the invention described in claim 3, when the vehicle speed is lower than the set vehicle speed when climbing on the slope, and the assist ratio is made larger than 1 when the pedal force exceeds the set pedal force, the pedal force is weak. It is possible for a person to climb a hill without a sense of incongruity, and when driving on a flat road, the assist ratio becomes 1 or less, so that it is possible to avoid unnecessarily increasing the load of the electric motor and extend the battery life. Can be accelerated on a flat road.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
[0011]
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view of a battery-assisted bicycle, FIG. 2 is a longitudinal side view of a motor unit, and is a sectional view taken along line 2-2 in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control device for the electric motor, and FIG. 5 is a diagram showing the assist ratio according to the inclination angle.
[0012]
First, in FIG. 1, a front fork 13 to the head pipe 12 at the front end of a body frame 11 provided in the motor-assisted bicycle is supported steerably, the front wheel W _F at the lower end of the front fork 13 is rotatably supported, a front fork 13 A bar handle 14 is provided at the upper end of the bar. A motor unit 16 having an electric motor 15 is provided at the lower part of the body frame 11. The motor unit 16 extends downward from the body frame 11 above the rear part of the motor unit 16 and extends substantially horizontally behind the motor unit 16. left issued, the rear wheel W _R is rotatably supported to the right pair of rear forks 17 ... between the left and right pair of stays 18 ... are provided between the rear portion of the two rear fork 17 ... and the vehicle body frame 11. Further, a seat 19 is mounted on the rear portion of the vehicle body frame 11 so that the vertical position can be adjusted, and a carrier 20 is fixedly disposed on the rear side of the seat 19.
[0013]
A crankshaft 22 having crank pedals 21 and 21 at both ends is rotatably supported by the motor unit 16, and can transmit power from the crankshaft 22 and can also act as auxiliary power from the electric motor 15. a sprocket 24, an endless chain 26 is wound on the driven sprocket 25 provided to the axle of the rear wheel W _R.
[0014]
A front basket 28 is attached to the head pipe 12 via a bracket 27. In addition, a battery storage case 29 disposed on the rear surface of the front basket 28 is also attached to the bracket 27, and a battery 30 for supplying electric power to the electric motor 15 is stored in the battery storage case 29 in a removable manner. The
[0015]
The operation of the electric motor 15 is controlled by a controller 31 fixedly supported on the lower side of the vehicle body frame 11 on the front side of the motor unit 16, and the controller 31 is electrically driven based on the pedaling force and the vehicle speed by the occupant. The operation of the motor 15 is controlled.
[0016]
Most of the body frame 11 is covered with a cover 32, and a main switch 33 for supplying electric power from the battery 30 to the controller 31 and the electric motor 15 is disposed on the cover 32.
[0017]
Referring to FIGS. 2 and 3 together, the casing 35 of the motor unit 16 is fixedly supported on the lower part of the vehicle body frame 11. A rotating cylinder 36 coupled to the drive sprocket 24 is rotatably supported via a ball bearing 37 on the right side (upper side in FIG. 3) of the casing 35, and the right end portion of the crankshaft 22 is The rotating cylinder 36 is supported via a needle bearing 38, and the left end portion of the crankshaft 22 is supported on the left side (lower side in FIG. 3) of the casing 35 via a ball bearing 39.
[0018]
The pedaling force applied by the crank pedals 21 and 21 at the left and right ends of the crankshaft 22 is transmitted from the crankshaft 22 to the drive sprocket 24 via the pedaling force transmission system 40. The output of the electric motor 15 attached to the casing 35 is transmitted to the drive sprocket 24 via the auxiliary power transmission system 41 so as to assist the pedaling force by the crank pedals 21 and 21.
[0019]
A pedaling force transmission system 40 for transmitting the power of the crankshaft 22 to the drive sprocket 24 includes a torsion bar 42 connected to the crankshaft 22 and a first one-way clutch 43 provided between the rotary cylinder 36 and the torsion bar 42. It consists of.
[0020]
The crankshaft 22 is provided with a slit 44 extending along the axis thereof, and the torsion bar 42 includes a columnar shaft portion 42a that is rotatably fitted in the slit 44, and a left end of the shaft portion 42. The arm portion 42b protruding from both sides from the upper end of FIG. 3 and the arm portion 42c protruding from the right end (lower end of FIG. 3) of the shaft portion 42a are attached to the slit 44. Therefore, the pedaling force can be transmitted to the other arm part 42c side while twisting and deforming the shaft part 42a according to the pedaling force input from the crankshaft 22 to the one arm part 42b.
[0021]
The first one-way clutch 43 is well known in the art, and when the crankshaft 22 is rotated forward by stepping on the crank pedals 21, 21, the pedaling force from the crankshaft 22 is applied to the torsion bar 42 and the first one-way clutch 43. Is transmitted to the drive sprocket 24 via the rotary cylinder 36. When the crankshaft 22 is reversed by stepping on the crank pedals 21, 21, the first one-way clutch 43 slips and the crankshaft 22 is reversely rotated. Permissible.
[0022]
A slider inner 45 is supported on the outer periphery of the crankshaft 22 so as not to rotate relative to the crankshaft and is relatively movable in the axial direction. The slider outer 46 rotates relative to the outer periphery of the slider inner 45 via a plurality of balls 47. It is supported freely.
[0023]
The slider inner 45 is cam-engaged with a clutch inner ring in the first one-way clutch 43, and an intermediate portion of a detection lever 48 supported so as to be swingable on the casing 35 is from a side opposite to the clutch inner ring. It abuts against the slider outer 46. On the other hand, a stroke sensor 49 which constitutes the pedal force detection means S _T together with the detection lever 48 is attached to the casing 35, the tip of the detection lever 48 to the detector 49a of the stroke sensor 49 is in contact. Further, a spring 50 is contracted between the detection lever 48 and the casing 35, and the detection lever 48 is elastically brought into contact with the slider outer 46 by the spring force of the spring 50. The slider outer 46 and the slider inner 45 are The first one-way clutch 43 is biased toward the inner ring side of the clutch.
[0024]
When the torsion bar 42 is twisted in response to a pedaling force input from the crank pedals 21, 21 to the crankshaft 22, the slider inner 45 moves along the axis of the crankshaft 22 against the spring force of the spring 50 in FIG. 3. The detection lever 48 slid downward and moved by the slider outer 46 moving together with the slider inner 45 swings, whereby the detector 49 a of the stroke sensor 49 is pressed. Stroke of the detector 49a, the amount of torsion of the torsion bar 42, that is, in proportion to the pedal force inputted from the crank pedals 21, 21, so that the depression force by the pedaling force detecting means S _T is detected.
[0025]
The auxiliary power transmission system 41 for transmitting the power of the electric motor 15 to the drive sprocket 24 includes a drive gear 52 fixed to the rotating shaft 15a of the electric motor 15, and one end of a first idle shaft 53 parallel to the rotating shaft 15a. A first intermediate gear 54 that is fixedly engaged with the drive gear 52, a second intermediate gear 55 that is provided integrally with the first idle shaft 53, and a third intermediate gear 56 that is engaged with the second intermediate gear 55. And a second idle shaft 57 disposed coaxially with the third intermediate gear 56, a second one-way clutch 58 provided between the third intermediate gear 56 and the second idle shaft 57, and the second idle shaft 57. And a driven gear 60 that is provided integrally with the rotating cylinder 36 to which the drive sprocket 24 is coupled and meshed with the fourth intermediate gear 59.
[0026]
In such an auxiliary power transmission system 41, the torque accompanying the operation of the electric motor 15 is decelerated and transmitted to the drive sprocket 24. When the operation of the electric motor 15 stops, the second one-way clutch 58 Due to the operation, the idling of the second idle shaft 57 is allowed, and the rotation of the drive sprocket 24 by the depression force of the crank pedals 21 and 21 is not hindered.
[0027]
In FIG. 4, a motor drive circuit 62 for driving the electric motor 15 is controlled by a controller 31. The controller 31 includes a pedaling force detection means S _T , a vehicle speed detection means S _V and an inclination angle detection means S _A. The controller 31 outputs a signal for controlling the operation of the electric motor 15 based on the detection values of the detection means S _T , S _V , and S _A.
[0028]
By the way, the vehicle speed detecting means S _V detects the rotational speed of the electric motor 15 as representative of the bicycle speed in the power assist state by the electric motor 15, and as shown in FIGS. And an electromagnetic pickup coil type sensor 64. Thus, the reluctator 63 having the protrusion 63a on the outer periphery is fixed to the rotating shaft 15a of the electric motor 15, and the sensor 64 has a detection part 64a that can be close to and opposed to the protrusion 63a and is fixed to the casing 35. Is done.
[0029]
The inclination angle detecting means S _A is used to detect the inclination angle of the road surface, preferably be attached to the body frame 11 in the vicinity of the crankshaft 22 in order not undergo much influence on the vehicle body behavior Further, in order to quickly detect a change in the tilt angle, it is desirable that the head pipe 12 is attached to the vehicle body frame 11 in the vicinity.
[0030]
In the controller 31, when value detected by the vehicle speed detecting means S _V is a value corresponding to the low in-speed range, the assist ratio is the ratio of assist power by the electric motor 15 relative to the pedal effort by human power (auxiliary power / pedaling force) as shown in Figure 5, the detection value of the tilt angle detecting means S _a i.e. according to the inclination angle are set in advance. That is set in the assist ratio is "1" when the inclination angle detected by the inclination angle detecting means S _A is less than or equal to the first set value theta ₁ example 2 degrees, the inclination angle detected by the inclination angle detecting means S _A is when the first outside of the allowable inclination angle theta larger second set inclination angle theta ₂ than ₁ is set in the assist ratio is "3", the inclination angle detecting means S tilt angle first setting inclination angle detected by the _a theta ₁ And the assist ratio is set to linearly increase from “1” to “3” as the tilt angle increases when the tilt angle is less than the second set tilt angle θ ₂ .
[0031]
Next, to explain the action of this first embodiment, when climbing the slope inclination angle detected by the inclination angle detecting means S _A is first set value theta ₁ or more, and the assist ratio according to the inclination angle "1 Therefore, the auxiliary power can be increased according to the pedaling force to be obtained regardless of the traveling speed, and even a person with weak pedaling force can easily climb the hill without a sense of incongruity.
[0032]
Moreover, when the inclination angle detected by the inclination angle detecting means S _A becomes the first set value theta ₁ large second set value theta ₂ or more than, since the assist ratio is set to "3", the inclination angle Even if it increases, the assist ratio does not increase unnecessarily, and it is possible to climb the hill without difficulty by avoiding battery consumption and adding the necessary auxiliary power to the pedaling force.
[0033]
Figure 6 shows a second embodiment of the present invention, the assist ratio is set according to the inclination angle detected by the vehicle speed detecting means speed and tilt angle detection means is detected by the S _V S _A. That is, when the detection value of the tilt angle detecting means S _A vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means S _V is less than or equal set speed defined for example 10 km / h is first set inclination angle theta ₁ or more, a decrease in vehicle speed As the inclination angle increases, the assist ratio is set so that it gradually increases from “1” and becomes “3” when the vehicle speed is equal to or greater than the second set inclination angle θ ₂ and the vehicle speed is, for example, 5 km / h or less. . Further, even when the vehicle speed exceeds 10 km / h, for example, up to 15 km / h, and the vehicle speed is 10 km / h or less, the assist ratio becomes “1” when the inclination angle is less than the first set inclination angle θ _1. In addition, in a high speed range where the vehicle speed exceeds 15 km / h, for example, the assist ratio gradually decreases from “1”, and the power assist by the electric motor 15 is stopped when the vehicle speed reaches, for example, 24 km / h. Is done.
[0034]
According to the second embodiment, when traveling on a flat road, the assist ratio is set to “1” or less to avoid unnecessarily increasing the load of the electric motor 15, thereby extending the battery life and flattening. For example, when climbing a hill at a low speed of 10 km / h or less, even if a person with weak treading power is able to avoid accelerating indefinitely on the road, It is possible to climb the slope without a sense of incongruity.
[0035]
As a third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the reduction ratio of the assist ratio according to the increase in vehicle speed may be made smaller than that in the second embodiment of FIG. The effect similar to the said 2nd Example can be acquired also by an example.
[0036]
Figure 8 shows a fourth embodiment of the present invention, are set according to the inclination angle assist ratio is detected by the vehicle speed and pedaling force detecting means S _T is detected by the vehicle speed detecting means S _V. That is, when the detected value of the pedal force detection means S _T vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means S _V is less than or equal set speed defined for example 10 km / h is first set pedal force above T ₁ is reduced in the vehicle speed and the inclination As the angle increases, the value gradually increases from “1” and is equal to or greater than “2” when the vehicle speed is, for example, 5 km / h or less when the vehicle has a second set pedal force T ₂ greater than the first set pedal force T _1. An assist ratio is set. In addition, the assist ratio is set to “1” when the pedaling force is less than the first set pedaling force T ₁ even when the vehicle speed exceeds 10 km / h, for example, up to 15 km / h, and the vehicle speed is 10 km / h or less. Furthermore, in a high speed range where the vehicle speed exceeds 15 km / h, for example, the assist ratio gradually decreases from “1”, and is set to stop the power assist by the electric motor 15 when the vehicle speed reaches, for example, 24 km / h. .
[0037]
According to the fourth embodiment, when traveling on a flat road, the assist ratio is set to “1” or less to avoid unnecessarily increasing the load of the electric motor 15, thereby extending the battery life and flattening. For example, when climbing a hill where the pedaling force is equal to or higher than the first set value T ₁ at a low speed of 10 km / h or less, the assist ratio is set to “1”. By increasing the height, even people with weak pedaling ability can climb the hill without a sense of incongruity.
[0038]
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. Is possible.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the auxiliary power can be increased according to the pedaling force to be obtained regardless of the traveling speed, and even a person with weak pedaling force can easily climb the hill without a sense of incongruity. . When traveling on a flat road, the assist ratio is 1 .
[0040]
According to the second aspect of the present invention, even when a person with weak pedaling force feels uncomfortable, the assist ratio is made larger than 1 when climbing a hill where the vehicle speed is equal to or lower than the set vehicle speed and the tilt angle is equal to or greater than the set tilt angle. It is possible to climb the hill without running, and to avoid unnecessarily increasing the load of the electric motor when traveling on a flat road, it is possible to extend the battery life, and it is accelerated evenly on a flat road Absent.
[0041]
Furthermore, according to the invention described in claim 3, by increasing the assist ratio above 1 when climbing the hill where the vehicle speed is equal to or lower than the set vehicle speed and the pedaling force is equal to or higher than the set pedaling force, even a person with weak pedaling force feels uncomfortable. It is possible to increase the battery life by avoiding unnecessarily increasing the load of the electric motor when traveling on a flat road, and it is not accelerated on the flat road.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a battery-assisted bicycle according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal side view of the motor unit, and is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control device.
FIG. 5 is a diagram illustrating an assist ratio according to an inclination angle.
FIG. 6 is a diagram illustrating an assist ratio according to an inclination angle and a vehicle speed according to the second embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an assist ratio according to an inclination angle and a vehicle speed according to a third embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an assist ratio according to a pedaling force and a vehicle speed according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
15 ... electric motor 31 ... controller S _A ... inclination angle detecting means S _T.. Pedaling force detecting means S _V ... vehicle speed detecting means

Claims

A pedal force detection means for detecting a depression force by human power (S _T), and an electric motor (15) capable of exhibiting auxiliary power in accordance with the detected value of the tread force detecting means (S _T), the electric motor relative to the pedal effort by human power in a motor-assisted bicycle capable of changing the assist ratio which is the ratio of the auxiliary power according to (15), the inclination angle detection means for detecting the inclination angle of the road surface and (S _a), the detection of the inclination angle detecting means (S _a) When the value is greater than or equal to a set value, the assist ratio greater than 1 is increased as the tilt angle increases, and when the detected value of the tilt angle detecting means (S _A ) is less than the set value, And a controller (31) for controlling the operation of the electric motor (15) so that the assist ratio is 1 , an auxiliary power control device for a battery-assisted bicycle.

A pedal force detection means for detecting a depression force by human power (S _T), and an electric motor (15) capable of exhibiting auxiliary power in accordance with the detected value of the tread force detecting means (S _T), the electric motor relative to the pedal effort by human power In the battery-assisted bicycle capable of changing the assist ratio that is the ratio of the assist power according to (15), the tilt angle detecting means (S _A ) for detecting the tilt angle of the traveling road surface, the vehicle speed detecting means (S _V ), the vehicle speed In the first state where the detection value of the detection means (S _V ) is equal to or lower than the set speed and the detection value of the inclination angle detection means (S _A ) is equal to or greater than the set inclination angle, the assist ratio is set to a value greater than 1. And a controller (31) for controlling the operation of the electric motor (15) so that the assist ratio is 1 or less in a state other than the first state. Control equipment .

A pedal force detection means for detecting a depression force by human power (S _T), and an electric motor (15) capable of exhibiting auxiliary power in accordance with the detected value of the tread force detecting means (S _T), the electric motor relative to the pedal effort by human power in a motor-assisted bicycle capable of changing the assist ratio which is the ratio of the auxiliary power according to (15), a vehicle speed detecting means (S _V), the pedaling force detection value is not more than the set speed of the vehicle speed detecting means (S _V) The assist ratio is set to a value greater than 1 in the first state where the detection value of the detection means (S _T ) is equal to or greater than the set pedaling force, and the assist ratio is set to 1 or less in cases other than the first state. And a controller (31) for controlling the operation of the electric motor (15).