JPH09142369A - Manual driving gear - Google Patents
Manual driving gearInfo
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- JPH09142369A JPH09142369A JP30552395A JP30552395A JPH09142369A JP H09142369 A JPH09142369 A JP H09142369A JP 30552395 A JP30552395 A JP 30552395A JP 30552395 A JP30552395 A JP 30552395A JP H09142369 A JPH09142369 A JP H09142369A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、主として自転車、
3輪車、車椅子、手漕ぎボート等の乗り物に実施する人
力駆動装置に関し、特に電動モータ等の駆動補助手段を
具え、人力を主駆動力、駆動補助手段を補助駆動力とし
て駆動する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention mainly relates to a bicycle,
The present invention relates to a human-powered driving device for vehicles such as a three-wheeled vehicle, a wheelchair, and a rowing boat, and more particularly to a device that includes driving assisting means such as an electric motor and drives human power as a main driving force and the driving assisting means as an auxiliary driving force.
【0002】[0002]
【従来の技術】自転車の駆動系に電動モータを連繋し、
人力を主駆動力源、電動モータを補助駆動力源として、
これらの合力により、駆動を行なう所謂「電動モータ付
自転車」が実用されている。自転車の運転感覚を良好に
保つために、一般的に電動モータからの補助動力は、人
力によって発生するトルクと比例した強さで加えられて
いる。人力によるトルクを検出する方法として、特開平
4-321482号公報には、図18に示す如く、電動モータ付
自転車のペダル間にクランクアームを介して接続された
ドライブ軸(91)にトーションバーを用い、トーションバ
ーの捩れ量を歪ゲージ(92)によって測定する方法が開示
されている。2. Description of the Related Art An electric motor is connected to a drive system of a bicycle,
Using human power as the main driving force source and electric motor as the auxiliary driving force source,
A so-called "bicycle with an electric motor" that is driven by the resultant force has been put into practical use. In order to maintain a good driving feeling of the bicycle, the auxiliary power from the electric motor is generally applied with a strength proportional to the torque generated by human power. As a method for detecting torque due to human power
As shown in FIG. 18, in Japanese Patent No. 4-321482, a torsion bar is used for a drive shaft (91) connected between pedals of a bicycle with an electric motor through a crank arm, and a twist gauge of a torsion bar is used to measure a twist amount of the torsion bar. 92) discloses a measuring method.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】歪ゲージ(92)は、回転
するドライブ軸(91)に取り付けられている。従って、歪
ゲージ(92)からの測定抵抗値は、スリップリング(93)と
ブラシ(94)を中継して取り出す必要がある。スリップリ
ング(93)及びブラシ(94)は長時間使用すると摩耗して、
測定値にノイズが入り、正確な測定値を得られないこと
があった。スリップリング(93)、ブラシ(94)の摩耗によ
り、装置の寿命が短くなる虞れもあった。The strain gauge (92) is attached to the rotating drive shaft (91). Therefore, it is necessary to take out the measured resistance value from the strain gauge (92) by relaying the slip ring (93) and the brush (94). The slip ring (93) and brush (94) will wear out after prolonged use,
There were cases where noise was included in the measured values and accurate measured values could not be obtained. The wear of the slip ring (93) and the brush (94) may shorten the life of the device.
【0004】本発明は、人力の変化又は人力により発生
するトルクの変化を測定し、測定結果を無線で制御装置
に送信し、該測定結果に応じて駆動補助手段を制御する
ことにより、配線の簡素化、ノイズ混入の防止、又装置
の長寿命化を図ることを目的とする。According to the present invention, a change in human power or a change in torque generated by human power is measured, the measurement result is wirelessly transmitted to a control device, and the drive assisting means is controlled in accordance with the measurement result, whereby the wiring The purpose is to simplify, prevent noise from mixing, and prolong the life of the device.
【0005】[0005]
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明に於いては、制御装置(5)によって制御され
る駆動補助手段(3)によって駆動力の補助を行なう人力
駆動装置(1)の人力駆動系(2)に、入力部(20)に加えら
れた人力の変化量又は加えられた人力によって発生する
トルクの変化量を検出する検出手段(41)と、該検出手段
(41)に連繋され、検出手段(41)による検出結果を発信す
る発信器(44)とから構成される発信装置(4)を具え、人
力駆動装置(1)に配備された制御装置(5)には、発信装
置(4)からの信号を受信する受信装置(51)を連繋する。In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a human-powered driving device for assisting a driving force by a driving assisting means (3) controlled by a control device (5) ( Detecting means (41) for detecting the amount of change in the human power applied to the input unit (20) or the amount of change in the torque generated by the applied human power in the human power drive system (2) of 1), and the detecting means.
A control device (5) provided in the human power drive device (1), comprising a transmitter (4) connected to (41) and comprising a transmitter (44) for transmitting the detection result of the detection means (41). ) Is connected to a receiving device (51) that receives a signal from the transmitting device (4).
【0006】人力駆動系(2)に配備される検出手段(41)
によって、入力部(20)に加えられた人力の変化量又は加
えられた人力によって発生するトルクの変化量を測定
し、発信器(44)から無線にて受信装置(51)に測定結果を
送信し、受信装置(51)に連繋された制御装置(5)では、
測定結果に応じた駆動補助力を発生するよう駆動補助手
段(3)を制御するものである。Detecting means (41) provided in the human power drive system (2)
Measures the amount of change in the human power applied to the input section (20) or the amount of change in the torque generated by the applied human power, and sends the measurement result wirelessly from the transmitter (44) to the receiving device (51). However, in the control device (5) linked to the receiving device (51),
The drive assisting means (3) is controlled so as to generate the drive assisting force according to the measurement result.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下、本発明を駆動補助手段(3)
として電動モータ(31)を具えた自転車(11)に実施した例
について、フローチャート図1に沿って説明する。尚、
以下の説明で、「前」とは前輪(14)側、「左」とは、自
転車(11)を後から見た場合の左側を意味する。電動モー
タ付自転車(11)は、図2に示す如く、フレーム(12)の前
部にハンドル(13)及び前輪(14)が配備され、フレーム(1
2)の中央上部には、サドル(15)が設けられている。フレ
ーム(12)の中央下部及び後部には、無端状のチェーン(1
6)を張設したスプロケット(28)(17)が夫々配備される。
人力駆動系(2)は、前方のスプロケット(以下「駆動ス
プロケット(28)」)と、該駆動スプロケット(28)に連繋
されたペダル装置(21)とから構成される。ペダル装置(2
1)は、図3に示す如く、駆動スプロケット(28)が取り付
けられたドライブ軸(22)と、該ドライブ軸(22)の端部に
夫々連繋されたクランクアーム(23)と、クランクアーム
(23)の先端から外向きに突設されたクランクピン(26)、
及びクランクピン(26)に枢支されたペダル(27)とから構
成される。後部スプロケット(17)には、図2に示す如
く、出力手段(10)としての後輪(18)が配備され、人力の
入力部(20)であるペダル(27)を回転駆動することによ
り、チェーン(16)が走行して後輪(18)が回転する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the following, the present invention is applied to drive assisting means (3)
An example in which the bicycle (11) equipped with the electric motor (31) is used as the above will be described with reference to the flowchart in FIG. 1. still,
In the following description, “front” means the front wheel (14) side, and “left” means the left side when the bicycle (11) is viewed from the rear. As shown in FIG. 2, a bicycle (11) with an electric motor is provided with a handle (13) and a front wheel (14) at a front portion of a frame (12), so that the frame (1
A saddle (15) is provided at the upper center of 2). The endless chain (1
Sprocket (28) and (17) with 6) stretched are deployed respectively.
The human power drive system (2) includes a front sprocket (hereinafter referred to as "drive sprocket (28)") and a pedal device (21) connected to the drive sprocket (28). Pedal device (2
As shown in FIG. 3, 1) is a drive shaft (22) to which a drive sprocket (28) is attached, a crank arm (23) connected to each end of the drive shaft (22), and a crank arm.
Crank pin (26) protruding outward from the tip of (23),
And a pedal (27) pivotally supported by the crank pin (26). As shown in FIG. 2, the rear sprocket (17) is provided with a rear wheel (18) as an output means (10), and a pedal (27) which is an input section (20) for human power is driven to rotate. The chain (16) runs and the rear wheels (18) rotate.
【0008】人力の補助を行なう駆動補助手段(3)とし
て、直流駆動式の電動モータ(31)が自転車に配備され
る。電動モータ(31)は、上記チェーン(16)に減速機構(3
2)及びワンウェイクラッチを介して連繋される。電動モ
ータ(31)には、給電部(7)が接続され、該給電部(7)
は、後述する制御装置(5)に接続される。制御装置
(5)、給電部(7)、電動モータ(31)及び減速機構(32)
は、自転車(11)中央のフレーム(12)上に配備される。As a drive assisting means (3) for assisting human power, a DC drive type electric motor (31) is mounted on a bicycle. The electric motor (31) has the speed reduction mechanism (3
2) and the one-way clutch. The electric motor (31) is connected to a power feeding section (7), and the power feeding section (7)
Is connected to a control device (5) described later. Control device
(5), power feeding unit (7), electric motor (31) and reduction mechanism (32)
Are deployed on the frame (12) in the center of the bicycle (11).
【0009】ペダル装置(21)の左右のクランクアーム(2
3)には、夫々発信装置(4)が配備される。発信装置(4)
は、検出手段(41)としての圧電素子(42)と、該圧電素子
(42)と電気的に接続された自励発信器(44)と、発信器(4
4)として自励発信器(44)に取り付けられた発信用アンテ
ナ(46)とから構成される。Left and right crank arms (2) of the pedal system (21)
Transmitters (4) are respectively provided in 3). Transmitter (4)
Is a piezoelectric element (42) as a detection means (41) and the piezoelectric element
A self-excited oscillator (44) electrically connected to (42) and an oscillator (4
4) A transmitting antenna (46) attached to the self-excited transmitter (44).
【0010】以下では、左側のクランクアーム(23)につ
いて説明するが、右側のクランクアーム(23)も同様の構
造である。クランクアーム(23)は、図3及び図4に示す
如く、ドライブ軸(22)側の第1アーム(24)とペダル側の
第2アーム(25)とから構成される。第1アーム(24)は、
基端がドライブ軸(22)に直角に接続され、ほぼ中央から
先端側は断面矩形の筒部(24b)を形成して、先端に開口
している。第2アーム(25)は、基端が第1アーム(24)の
筒部(24b)に少し余裕のある状態に嵌合し、該筒部(24b)
の端部にドライブ軸(22)と平行なピン(24a)にて枢支さ
れる。第2アーム(25)の先端に、直角にクランクピン(2
6)を連繋している。従って、ペダル(27)を踏み込むと、
第2クアーム(25)はピン(24a)を中心として、図4の矢
印Aに示す如く揺動し、基端が筒部(24b)の上部内面に
押し付けられる。このとき筒部(24b)の内面の第2アー
ム(25)の基端との当接部分を以下、「ストッパー(29)」
と呼ぶ。The left crank arm (23) will be described below, but the right crank arm (23) has the same structure. As shown in FIGS. 3 and 4, the crank arm (23) is composed of a first arm (24) on the drive shaft (22) side and a second arm (25) on the pedal side. The first arm (24) is
The base end is connected to the drive shaft (22) at a right angle, and a tube portion (24b) having a rectangular cross section is formed from the center to the tip end side, and is open at the tip end. The second arm (25) is fitted into the tubular portion (24b) of the first arm (24) such that the base end thereof has a little margin, and the tubular portion (24b) is
Is pivotally supported by a pin (24a) parallel to the drive shaft (22) at the end of the. Align the crankpin (2
6) are connected. Therefore, when you depress the pedal (27),
The second arm 25 swings around the pin 24a as shown by an arrow A in FIG. 4, and the base end is pressed against the inner surface of the upper portion of the tubular portion 24b. At this time, the contact portion of the inner surface of the tubular portion (24b) with the base end of the second arm (25) will be referred to as a "stopper (29)".
Call.
【0011】発信装置(4)は、クランクアーム(23)に配
備される。発信装置(4)は、図6に示す如く、圧電素子
(42)と自励発信器(44)とから構成される。発信装置(4)
の回路の例として、図5に示す如きLCR回路を挙げる
ことができる。図中の点線枠内は、圧電素子(42)の等価
回路である。圧電素子(42)は、前記ストッパー(29)と当
接可能に第2アーム(25)の基端に配備される。自励発信
器(44)は、筒部(24b)の内部の基端側の空隙に配備され
る。The transmitter (4) is provided on the crank arm (23). The transmitter (4) is a piezoelectric element as shown in FIG.
(42) and self-excited oscillator (44). Transmitter (4)
As an example of the above circuit, there is an LCR circuit as shown in FIG. The inside of the dotted line frame in the figure is the equivalent circuit of the piezoelectric element (42). The piezoelectric element (42) is arranged at the base end of the second arm (25) so that it can contact the stopper (29). The self-excited oscillator (44) is arranged in a space on the base end side inside the tubular portion (24b).
【0012】乗り手がペダル(27)を踏み込む(ステップ
1)と、第2アーム(25)の基端がストッパー(29)に当接
する方向に揺動する。このとき、圧電素子(42)は、クラ
ンクアーム(23)の回転角度とペダル(27)の踏力とに相関
した押力で、ストッパー(29)と第2アーム(25)の基端に
挟まれ、電圧を発生する(ステップ2)。図4に示す如
く、クランクアーム(23)の垂直位置からの回転角度をθ
としたとき、ペダル(27)の踏力が図7の通りであれば、
圧電素子(42)の発生する電圧は、図8のように示すこと
ができる。尚、図中「左」は左側のペダル(27)、「右」
は右側のペダルを意味する。自励発信器(44)は、圧電素
子(42)にて発生した電圧を電源として作動し、LCR回
路が、回路固有の振動数で自励振動し、発信する(ステ
ップ3)。自励振動による振幅は、電圧の大きさに比例
する。つまり、圧電素子(42)に加わる押力の変化量に比
例した振幅となる。図8に示す電圧を圧電素子(42)が発
生した場合には、自励振動による振幅は、例えば、図9
に示す通りとなる。尚、圧電素子(42)の発生する電圧と
自励振動による振幅については、実施例にて詳述する。When the rider depresses the pedal (27) (step 1), the base end of the second arm (25) swings so as to come into contact with the stopper (29). At this time, the piezoelectric element (42) is sandwiched between the stopper (29) and the base end of the second arm (25) by the pressing force correlated with the rotation angle of the crank arm (23) and the pedaling force of the pedal (27). , Voltage is generated (step 2). As shown in Fig. 4, the rotation angle of the crank arm (23) from the vertical position is θ.
Then, if the pedaling force of the pedal (27) is as shown in Fig. 7,
The voltage generated by the piezoelectric element (42) can be shown as in FIG. In addition, "left" in the figure is the left pedal (27), "right"
Means the right pedal. The self-excited oscillator (44) operates by using the voltage generated in the piezoelectric element (42) as a power source, and the LCR circuit self-excitedly vibrates at a frequency peculiar to the circuit and transmits (step 3). The amplitude due to self-excited vibration is proportional to the magnitude of the voltage. That is, the amplitude is proportional to the amount of change in the pressing force applied to the piezoelectric element (42). When the piezoelectric element (42) generates the voltage shown in FIG. 8, the amplitude due to self-excited vibration is, for example, as shown in FIG.
It is as shown in. The voltage generated by the piezoelectric element (42) and the amplitude due to self-excited vibration will be described in detail in Examples.
【0013】制御装置(5)は、図6に示す如く、受信装
置(51)と、該受信装置(51)に連繋された制御部(6)とか
ら構成される。制御部(6)は、後述する給電部(7)に連
繋される。受信装置(51)は、受信用アンテナ(52)が取り
付けられたバンドパスフィルター(53)と、バンドパスフ
ィルター(53)に連繋された振幅復調回路(54)とから構成
される。発信用アンテナ(46)から発信された信号(図9)
は、受信用アンテナ(52)にて受信され(ステップ4)、バ
ンドパスフィルター(53)にて検波され、振幅復調回路(5
4)にて復調(ステップ5、図10)される。As shown in FIG. 6, the control device (5) comprises a receiving device (51) and a control section (6) linked to the receiving device (51). The control unit (6) is connected to a power feeding unit (7) described later. The receiving device (51) is composed of a bandpass filter (53) to which a receiving antenna (52) is attached, and an amplitude demodulation circuit (54) connected to the bandpass filter (53). Signal transmitted from the transmitting antenna (46) (Fig. 9)
Is received by the receiving antenna (52) (step 4) and detected by the bandpass filter (53), and the amplitude demodulation circuit (5
It is demodulated in step 4) (step 5, FIG. 10).
【0014】制御部(6)は、CPU(61)を主体として構
成される。該CPU(61)には、上記振幅復調回路(54)に
増幅回路(62)を介して接続される振幅計測回路(63)、メ
モリ(64)、比較回路(65)及び駆動制御回路(66)が接続さ
れる。振幅計測回路(63)は、増幅回路(62)を通して振幅
復調回路(54)から送られる信号(図10)の振幅を測定
し、CPU(61)に伝達する。駆動制御回路(66)は、給電
部(7)に連繋され、CPU(61)からの命令によって、給
電部(7)の電動モータ(31)への供給電流を制御する。メ
モリ(64)には、予め信号の振幅をアドレスとして、これ
に対応する電動モータ(31)へ供給する電流量が記憶され
ている。比較回路(65)は、CPU(61)に送られた信号の
振幅と、メモリ(64)に記憶された振幅に対応する供給電
流を比較し、電動モータ(31)への供給電流値(図11)を
決定し(ステップ6)、該電流値を電動モータ(31)に供給
するよう駆動制御回路(66)を介して給電部(7)に命令を
送信する。電動モータ(31)は、給電部(7)から供給され
た電流値によって駆動する(ステップ7)。The control unit (6) is mainly composed of a CPU (61). The CPU (61) is connected to the amplitude demodulation circuit (54) via an amplification circuit (62), an amplitude measurement circuit (63), a memory (64), a comparison circuit (65) and a drive control circuit (66). ) Is connected. The amplitude measuring circuit (63) measures the amplitude of the signal (FIG. 10) sent from the amplitude demodulating circuit (54) through the amplifying circuit (62) and transmits it to the CPU (61). The drive control circuit (66) is connected to the power feeding unit (7) and controls the current supplied to the electric motor (31) of the power feeding unit (7) according to a command from the CPU (61). The memory (64) stores in advance the amount of current supplied to the electric motor (31) corresponding to the amplitude of the signal as an address. The comparison circuit (65) compares the amplitude of the signal sent to the CPU (61) with the supply current corresponding to the amplitude stored in the memory (64), and supplies the electric current value to the electric motor (31) (Fig. 11) is determined (step 6), and a command is transmitted to the power supply unit (7) via the drive control circuit (66) so as to supply the current value to the electric motor (31). The electric motor (31) is driven by the current value supplied from the power supply section (7) (step 7).
【0015】上記の如く踏力によって発生するトルクに
基づいて、電動モータ(31)を駆動することによって、電
動モータ(31)により自転車(11)の駆動を補助することが
できる。逆側のペダル(27)を踏み込んだときも上記と同
様の制御が行なわれ、電動モータ(31)から補助駆動力が
加えられる。By driving the electric motor (31) based on the torque generated by the pedaling force as described above, the driving of the bicycle (11) can be assisted by the electric motor (31). When the pedal (27) on the opposite side is depressed, the same control as described above is performed and the auxiliary drive force is applied from the electric motor (31).
【0016】例えば、後輪(18)に図示省略する速度検出
器を具え、自転車(11)の速度が一定以上となると、電動
モータ(31)による駆動力補助を制限する構成とすること
もできる。For example, it is possible to provide a speed detector (not shown) on the rear wheel (18) so as to limit the driving force assist by the electric motor (31) when the speed of the bicycle (11) exceeds a certain speed. .
【0017】上記例では、両方のクランクアーム(23)(2
3)に圧電素子(42)を配備したが、何れか一方のクランク
アーム(23)にのみ圧電素子(42)を配備し、供給する電流
値を記憶し、他方に踏力が加わっているときには、記憶
された電流値にて電流を供給する構成とすることもでき
る。圧電素子(42)の取り付け位置は、上記例に限定され
ず、例えば、ストッパー(29)に取り付けてもよいし、図
4の丸枠P内に配備してもよい。更に、図12に示す如
く、第2アーム(25)に筒部(25a)を形成し、図の丸枠Q
内の何れか一方に圧電素子(42)を配備する構成としても
よい。In the above example, both crank arms (23) (2
Although the piezoelectric element (42) is provided in 3), the piezoelectric element (42) is provided only in one of the crank arms (23), the current value to be supplied is stored, and when the pedaling force is applied to the other, It is also possible to adopt a configuration in which the current is supplied at the stored current value. The attachment position of the piezoelectric element (42) is not limited to the above example, and may be attached to the stopper (29) or may be provided inside the circular frame P of FIG. Further, as shown in FIG. 12, a cylindrical portion (25a) is formed on the second arm (25), and a circular frame Q
The piezoelectric element (42) may be arranged in either one of them.
【0018】踏力によって発生するトルクを測定する異
なる方法として、図13に示す如く、ペダル(27)を、上
部が開口し一側面がクランクピン(26)に枢支された筐型
のペダル支持体(27a)と、該ペダル支持体(27a)に上下に
スライド可能に配備されたペダル板(27b)とによって構
成し、ペダル支持体(27a)の内部にペダル板(27b)の下方
への移動を阻止するストッパー(29)を設け、ストッパー
(29)とペダル板(27b)との間に圧電素子(42)を配備する
こともできる。自励発信器(44)は、ペダル支持体(27a)
の内部に配置すればよい。この場合、人がペダル(27)を
踏む力が直接圧電素子(42)に加わり、自励発信器(44)か
ら送信される信号は、該踏力に比例した信号となる。ト
ルクを測定するには、クランクアーム(23)の回転角度を
測定する角度センサーをフレーム(12)に配備して制御装
置(5)に連繋し、入力される信号の振幅と角度センサー
(図示せず)の測定角度よりトルクを求め、上記と同様に
電動モータへの供給電流を決定すればいよい。As a different method for measuring the torque generated by the pedaling force, as shown in FIG. 13, a pedal 27 is a casing type pedal support having an open top and one side pivotally supported by a crank pin 26. (27a) and a pedal plate (27b) slidably arranged on the pedal support (27a), and the downward movement of the pedal plate (27b) inside the pedal support (27a). The stopper (29) that prevents
A piezoelectric element (42) may be provided between the (29) and the pedal plate (27b). The self-excited transmitter (44) is the pedal support (27a).
It can be placed inside. In this case, the force of a person stepping on the pedal (27) is directly applied to the piezoelectric element (42), and the signal transmitted from the self-excited oscillator (44) becomes a signal proportional to the pedaling force. In order to measure the torque, an angle sensor for measuring the rotation angle of the crank arm (23) is provided on the frame (12) and connected to the control device (5), and the amplitude of the input signal and the angle sensor.
The torque may be obtained from the measurement angle (not shown), and the current supplied to the electric motor may be determined in the same manner as above.
【0019】又、検出手段(41)として、歪ゲージを用い
る場合は、歪ゲージと発信器(44)を電気的に接続し、電
池、バッテリー等の給電部(図示せず)を接続すればよ
い。When a strain gauge is used as the detection means (41), the strain gauge and the oscillator (44) are electrically connected, and a power supply unit (not shown) such as a battery or a battery is connected. Good.
【0020】[0020]
【実施例】圧電素子(42)に押力が加わったときに発生す
る電圧について、本発明の実施例につき、以下に詳述す
る。発信装置(4)として、図5に示すLCR回路を用
い、圧電素子(42)には、点線枠内にその等価回路を示
す、圧電セラミックス(チタン酸ジルコン酸Pb(Zr・
Ti)O3)を用いた。又、使用した素子について、表1
にその値を示す。EXAMPLES The voltage generated when a pressing force is applied to the piezoelectric element (42) will be described in detail below with reference to examples of the present invention. As the transmitter (4), the LCR circuit shown in FIG. 5 is used, and the piezoelectric element (42) has a piezoelectric ceramic (zirconate titanate Pb (Zr.
Ti) O 3 ) was used. Table 1 shows the elements used.
Shows the value.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】上記構成の回路の圧電素子(42)に加える力
をFとすると、発生する電圧Vは、V=F・d33/Cd
(但しd33:等価圧電係数300×10-12C/N)で示される。従
って、圧電素子(42)にF=980Nの力を加えると、発
生する電圧は共に470Vになると考えられる。又、こ
のとき自励発信器(44)で振動する電圧及び電流は、実施
例1については、図14及び図15、実施例2について
は、図16及び図17となる。振動の振幅は、加えられ
た力の変化量に比例する値であるため、自励発信器(44)
から発信される信号の振幅を検波して、その振幅を計測
することにより、圧電素子(42)に加えられた力の変化を
測定することができる。When the force applied to the piezoelectric element (42) of the circuit having the above construction is F, the generated voltage V is V = F · d 33 / Cd
(However, d 33 : equivalent piezoelectric coefficient 300 × 10 −12 C / N). Therefore, when a force of F = 980N is applied to the piezoelectric element (42), both generated voltages are considered to be 470V. The voltage and current vibrating in the self-excited oscillator (44) at this time are as shown in FIGS. 14 and 15 for the first embodiment and as shown in FIGS. 16 and 17 for the second embodiment. Since the amplitude of vibration is a value proportional to the amount of change in the applied force, the self-excited oscillator (44)
A change in the force applied to the piezoelectric element (42) can be measured by detecting the amplitude of the signal transmitted from the device and measuring the amplitude.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明によれば、人力駆動装置(1)に加
えられる人力によるトルクの変化を測定し、無線で制御
装置(5)に伝達しているため、人力の変化の伝達にスリ
ップリング、ブラシ等が不要であり、又配線も不要であ
る。従って、摩耗の発生や、これによるノイズの発生等
を防止でき、装置の長寿命化を図ることができる。又、
発信装置(4)の電源に圧電素子(42)を用いると、発信装
置(4)を作動させるための電池、バッテリー等の電源が
不要であり、装置の小型化を行なうことができる。According to the present invention, since the change in torque due to the human power applied to the human power drive unit (1) is measured and wirelessly transmitted to the control unit (5), the slip in the transmission of the change in human power is detected. No ring, brush, etc. are required, and no wiring is required. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of wear, the occurrence of noise, and the like, and it is possible to extend the life of the device. or,
When the piezoelectric element (42) is used as the power source of the transmitting device (4), a power source such as a battery and a battery for operating the transmitting device (4) is unnecessary, and the device can be downsized.
【0024】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention and should not be construed as limiting the invention described in the appended claims or reducing the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.
【図1】本発明の動作の流れを示すフローチャート図で
ある。FIG. 1 is a flowchart showing a flow of operations of the present invention.
【図2】電動モータ付自転車の全体図である。FIG. 2 is an overall view of a bicycle with an electric motor.
【図3】人力駆動系の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a human power drive system.
【図4】クランクアームの拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a crank arm.
【図5】発信装置の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a transmission device.
【図6】発信装置及び制御装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a transmission device and a control device.
【図7】クランクアームの回転角度とペダルの踏力との
関係を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a relationship between a rotation angle of a crank arm and a pedaling force of a pedal.
【図8】クランクアームの回転角度と圧電素子の発生電
圧との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the crank arm and the voltage generated by the piezoelectric element.
【図9】クランクアームの回転角度と自励発信器の発信
信号との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a relationship between a rotation angle of a crank arm and a transmission signal of a self-excited oscillator.
【図10】クランクアームの回転角度と復調された受信
信号との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between a rotation angle of a crank arm and a demodulated received signal.
【図11】クランクアームの回転角度と電動モータへの
供給電流との関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the crank arm and the current supplied to the electric motor.
【図12】本発明の異なる実施例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図13】ペダルに発信装置を配備した本発明の他の実
施例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the present invention in which a transmission device is provided on a pedal.
【図14】実施例1の自励発信器での発生電圧を示すグ
ラフである。FIG. 14 is a graph showing a generated voltage in the self-excited oscillator according to the first embodiment.
【図15】実施例1の自励発信器での発生電流を示すグ
ラフである。FIG. 15 is a graph showing a generated current in the self-excited oscillator according to the first embodiment.
【図16】実施例2の自励発信器での発生電圧を示すグ
ラフである。FIG. 16 is a graph showing the voltage generated in the self-excited oscillator according to the second embodiment.
【図17】実施例2の自励発信器での発生電流を示すグ
ラフである。FIG. 17 is a graph showing a generated current in the self-excited oscillator according to the second embodiment.
【図18】従来のトルク検出方法を示すドライブ軸の拡
大図である。FIG. 18 is an enlarged view of a drive shaft showing a conventional torque detection method.
(11) 電動モータ付自転車 (2) 人力駆動系 (23) クランクアーム (24) 第1アーム (25) 第2アーム (4) 発信装置 (42) 圧電素子 (44) 自励発信器 (5) 制御装置 (11) Bicycle with electric motor (2) Manual drive system (23) Crank arm (24) First arm (25) Second arm (4) Transmitter (42) Piezoelectric element (44) Self-excited oscillator (5) Control device
Claims (3)
力駆動系(2)と、人力駆動系(2)の駆動を補助する駆動
補助手段(3)が出力手段(10)に連繋され、駆動補助手段
(3)は制御装置(5)によって制御されて所望の駆動力を
出力手段(10)に伝達する人力駆動装置に於いて、 人力駆動系(2)には、入力部(20)に加えられた人力の変
化量又は加えられた人力によって発生するトルクを検出
する検出手段(41)と、該検出手段(41)に連繋され、検出
手段(41)による検出結果を発信する発信器(44)とから構
成される発信装置(4)を具え、 制御装置(5)は、発信装置(4)からの信号を受信する受
信装置(51)に連繋されており、受信装置(51)にて受信さ
れた信号に応じて駆動補助手段(3)の制御を行なうこと
を特徴とする人力駆動装置。1. A human power drive system (2) having an input section (20) to which human power is applied, and a drive assist means (3) for assisting the drive of the human power drive system (2) are connected to an output means (10). Drive assist means
(3) is a human-powered drive that is controlled by a control device (5) and transmits a desired driving force to an output means (10). In the human-powered drive system (2), an input section (20) is added. Detecting means (41) for detecting the amount of change in human power or torque generated by applied human power, and a transmitter (44) connected to the detecting means (41) and transmitting the detection result by the detecting means (41). The control device (5) is connected to a receiving device (51) that receives a signal from the transmitting device (4), and the receiving device (51) receives the signal. A human power drive device characterized in that the drive assisting means (3) is controlled according to the received signal.
(10)との間に配備され、入力された人力又は人力による
トルクの変化を測定する圧電素子(42)であって、自励発
信器(44)に連繋されており、 圧電素子(42)は、人力の変化に応じて電圧を発生し、 自励発信器(44)は、圧電素子(42)にて発生する電圧を電
源として作動し、該電圧に比例した振幅を有する信号を
発信することを特徴とする請求項1に記載の人力駆動装
置。2. The detecting means (41) comprises an input section (20) and an output means.
A piezoelectric element (42) provided between the piezoelectric element (42) and the piezoelectric element (42), which is connected to the self-excited oscillator (44) and measures the input human power or changes in torque due to human power. Generates a voltage in response to a change in human power, and the self-excited oscillator (44) operates by using the voltage generated by the piezoelectric element (42) as a power source and transmits a signal having an amplitude proportional to the voltage. The human-powered drive device according to claim 1, wherein:
えられる入力部(20)を具えた人力駆動系(2)と、人力駆
動系(2)の駆動を補助する駆動補助手段(3)とを設けた
自転車(11)であって、 ペダル装置(21)は、ドライブ軸(22)の両端に連繋された
クランクアーム(23)と、夫々のクランクアーム(23)の先
端から外向きに突設されたクランクピン(26)を具え、該
クランクピン(26)の先端には入力部(20)としてペダル(2
7)を枢支して構成され、 少なくとも一方のクランクアーム(23)は、ドライブ軸(2
2)側のアーム(24)とペダル側のアーム(25)とから構成さ
れ、一方のアームは、他方のアームに回動面内に揺動可
能に枢支されており、 両アーム(24)(25)の内、一方のアームには、他方のアー
ムの回動方向の揺動範囲を規制するストッパー(29)を具
えており、 ストッパー(29)と相手アームとの当接部分には、ペダル
装置(21)内に配備された自励発信器(44)に連繋された圧
電素子(42)を具え、 自転車(11)には、自励発信器(44)からの信号を受信する
受信装置(51)に連繋され、受信した信号に応じて駆動補
助手段(3)を制御する制御装置(5)を具え、 人力がペダル(27)に加えられると、クランクアーム(23)
に発生するトルクを押力として圧電素子(42)に加わり、
圧電素子(42)が押力の変化に比例した電圧を発生して、
自励発信器(44)が圧電素子(42)の発生した電圧を電源と
して、該電圧に応じた振幅を有する信号を発信し、発信
信号に応じて駆動補助手段(3)を制御することを特徴と
する自転車。3. A human power drive system (2) having an input section (20) to which a pedaling force is applied by a pedal device (21), and a drive assisting means (3) for assisting the drive of the human power drive system (2). In the bicycle (11) provided with, the pedal device (21) projects outward from the crank arms (23) linked to both ends of the drive shaft (22) and the tips of the respective crank arms (23). The crank pin (26) is provided, and the pedal (2
7), and at least one crank arm (23) is attached to the drive shaft (2
2) side arm (24) and pedal side arm (25) .One arm is pivotally supported on the other arm so as to be swingable within the rotation plane. Of (25), one arm is equipped with a stopper (29) that regulates the swing range of the other arm in the turning direction, and the contact portion between the stopper (29) and the mating arm has The pedal device (21) is equipped with a piezoelectric element (42) linked to a self-excited oscillator (44), and the bicycle (11) receives a signal from the self-excited oscillator (44). The control device (5) is connected to the device (51) and controls the drive assisting means (3) according to the received signal, and when human power is applied to the pedal (27), the crank arm (23)
The torque generated in the is applied to the piezoelectric element (42) as a pressing force,
The piezoelectric element (42) generates a voltage proportional to the change in pressing force,
Using the voltage generated by the piezoelectric element (42) as a power source, the self-excited oscillator (44) transmits a signal having an amplitude corresponding to the voltage and controls the drive assisting means (3) according to the transmitted signal. Characteristic bicycle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30552395A JPH09142369A (en) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Manual driving gear |
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ID=17946180
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP30552395A Withdrawn JPH09142369A (en) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Manual driving gear |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH09142369A (en) |
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-
1995
- 1995-11-24 JP JP30552395A patent/JPH09142369A/en not_active Withdrawn
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