JPH10305794A - Motor-assisted bicycle - Google Patents

Motor-assisted bicycle

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Publication number
JPH10305794A
JPH10305794A JP11712297A JP11712297A JPH10305794A JP H10305794 A JPH10305794 A JP H10305794A JP 11712297 A JP11712297 A JP 11712297A JP 11712297 A JP11712297 A JP 11712297A JP H10305794 A JPH10305794 A JP H10305794A
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JP
Japan
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crankshaft
motor
rotation
gear
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP11712297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Minegishi
清次 峯岸
Masanori Egawa
正則 江川
Tetsuzo Ishikawa
哲三 石川
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.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a motor-assisted bicycle compact and light in weight by adopting a flat motor as a driving source, directly assembling this motor on a crankshaft and further assembling also a reduction gear of a single stage oscillating inscribed engagement type planetary gear structure on the crankshaft by combining the motor and the reduction gear. SOLUTION: A flat motor 30 which is one of main elements of a motor driving system MD is assembled on a crankshaft 12 coaxially with the crankshaft 12. The flat motor 30 is connected with an eccentric body 51 used as also an input shaft of a reduction gear 50 via a one-way clutch 40. This reduction gear 50 has an oscillating inscribed engagement type planetary gear structure. The eccentric body 51 is assembled on the outer periphery of a torque ring 91 via a bearing 51b by decentering the shaft center 02 of the body 51 itself for the shaft center 01 of the crankshaft 12 by e. Thus, both of the motor 30 and the reduction gear 50 can be stored in a range of the size of a sprocket 62 on the crankshaft 12.

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、モータを補助動力
源とする電気自転車に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric bicycle using a motor as an auxiliary power source.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、人力駆動系とモータ駆動系とを有
し、クランク軸と同軸に組み込まれると共に後輪に連結
されたスプロケットが、人によるペダルの踏力のほかモ
ータによっても回転されるように構成した電気自転車が
提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a sprocket which has a human drive system and a motor drive system and is incorporated coaxially with a crankshaft and connected to a rear wheel is rotated by a motor as well as a pedal force of a human. Has been proposed.

【0003】例えば、特開昭57−74285号公報に
おいて、クランク軸より車体の後方にモータをその軸線
がクランク軸と平行になるように配置し、これらの間に
前記クランク軸とモータの出力軸の回転を後輪に伝達す
るための出力軸を配置した電気自転車が提案されてい
る。
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-74285, a motor is disposed behind a crankshaft so that its axis is parallel to the crankshaft, and between the crankshaft and the output shaft of the motor. An electric bicycle having an output shaft for transmitting the rotation of the vehicle to the rear wheels has been proposed.

【0004】又、特開平8−53094号公報には、ク
ランク軸と直交して配置されたモータの回転をまず1段
目の遊星ローラ減速機によって減速し、次いで2段目の
傘歯車減速機によって減速すると共に、回転方向をクラ
ンク軸と同軸の方向に変更するようにした電気自転車が
提案されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-53094 discloses that the rotation of a motor arranged perpendicular to a crankshaft is first reduced by a first stage planetary roller speed reducer, and then a second stage bevel gear speed reducer is provided. There has been proposed an electric bicycle in which the speed is reduced and the rotation direction is changed to a direction coaxial with the crankshaft.

【0005】更に、特開平5−262273号公報に
は、モータを(クランク軸の付近に配置するのではな
く)後輪の車軸の付近に配置したものが提案されてい
る。この電気自転車は、フラット型のモータの回転を2
段のベルト型減速機構と、1段の歯車型減速機構(合計
3段の減速機構)を介して後輪の車軸に伝達する構成を
採用している。フラット型のモータは、後輪車軸と平行
に配置された軸上に組み込まれ、又、3段の減速機構も
それぞれ後輪車軸と平行に配置された軸上に組み込まれ
ている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-262273 proposes a motor in which the motor is arranged near the rear wheel axle (instead of being arranged near the crankshaft). This electric bicycle uses two flat motors for rotation.
The transmission is transmitted to the rear wheel axle via a stepped belt type reduction mechanism and a one-stage gear type reduction mechanism (total three-stage reduction mechanism). The flat motor is mounted on a shaft arranged parallel to the rear wheel axle, and the three-stage reduction mechanism is also mounted on a shaft arranged parallel to the rear wheel axle.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】電気自転車は、もとも
と自転車に乗る人が(安全性を損なうことなく)より快
適にペダルを踏めるようにするためのものであるから、
その駆動機構は軽ければ軽い程よく、又、コンパクトで
あればある程よい。
Electric bicycles are originally intended to allow a cyclist to pedal more comfortably (without compromising safety).
The lighter the drive mechanism, the better it is, and the smaller the drive mechanism, the better.

【0007】又、電池で動くものであるから、走行距離
を延ばすためには軽いと共に伝達効率が高いことも必要
である。この点に関し、前記特開昭57−74285号
公報に開示された電気自転車は、クランク軸、出力軸及
びモータがこの順に車体の前後方向に並んでいるため、
駆動装置が大型化してしまうという問題があり、又、モ
ータとして大出力のものを用いようとすると、該モータ
が車体側方(左右方向)に大きく突出してしまうという
問題があった。
Further, since the battery runs on a battery, it is necessary to have a light weight and high transmission efficiency in order to extend the running distance. In this regard, in the electric bicycle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-74285, the crankshaft, the output shaft, and the motor are arranged in this order in the front-rear direction of the vehicle body.
There is a problem that the driving device is increased in size, and there is a problem that when a motor having a large output is used as the motor, the motor protrudes largely to the side of the vehicle body (lateral direction).

【0008】一方、前記特開平5−53094号公報で
提案された電気自転車は、モータがクランク軸と直交し
て配置されているため、出力の大きなモータを組み込ん
でも該モータが車体側方に突出してしまうという問題は
生じないものの、モータ駆動系の大半がクランク軸と直
角の方向に配置されることになるため(具体的にはクラ
ンク軸の前方に大きく張り出してしまうため)駆動装置
の存在が非常に目立つという問題があった。
On the other hand, in the electric bicycle proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-53094, since the motor is arranged orthogonal to the crankshaft, even if a motor having a large output is incorporated, the motor projects to the side of the vehicle body. Although the problem does not arise, most of the motor drive system is arranged in a direction perpendicular to the crankshaft (specifically, because it protrudes greatly in front of the crankshaft), the existence of a drive device is present. There was a problem that was very noticeable.

【0009】又、前記特開平5−262273号公報に
よって提案された電気自転車は、フラット型のモータを
用いているため、比較的出力の大きなモータを後輪車軸
と平行な軸に組み込んでいながら該モータが車体左右方
向に突出するという問題は回避できているものの、3段
の減速機構がそれぞれ後輪車軸の廻りに配置された軸上
に組み込まれているため、半径方向に非常に大きな駆動
装置空間を必要とするという問題があった。又、モータ
駆動系が後輪車軸廻りに組み込まれていることから、構
成上駆動装置内にクランク軸のトルクを検出する機構を
組み込むことができず、踏力に応じた駆動補助を行うと
いう構成を採るのが困難となるという問題があった。実
際、この特開平5−262273号公報で開示された電
気自転車は、モータ駆動系によって人のペダル踏力とは
関係なく駆動力が後輪に提供されており、その意味で、
駆動補助が人がペダルを踏む意思とは基本的に対応して
おらず、自転車というよりはバイクの概念に近いもので
あった。
The electric bicycle proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-262273 uses a flat type motor, so that a motor having a relatively large output is mounted on a shaft parallel to the rear wheel axle. Although the problem that the motor protrudes in the left-right direction of the vehicle body can be avoided, a very large drive in the radial direction is achieved because the three-stage speed reduction mechanism is incorporated on the shaft arranged around the rear wheel axle. There is a problem that the device space is required. Further, since the motor drive system is built around the rear wheel axle, a mechanism for detecting the torque of the crankshaft cannot be incorporated in the drive device due to the configuration, and a drive assist according to the treading force is performed. There was a problem that it was difficult to take. In fact, in the electric bicycle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-262273, a driving force is provided to a rear wheel by a motor drive system regardless of a pedaling force of a person, and in that sense,
Driving assistance basically did not correspond to human intention to step on the pedal, and was more similar to the concept of a motorcycle than a bicycle.

【0010】更に、上記3つの例に限らず、従来提案さ
れている種々の構成に係る電気自転車は、いずれも2
段、あるいは3段の減速機構によってモータの回転をク
ランク軸(あるいは後輪車軸)の回転と合わせるように
していたため、該減速機構における動力損失が少なくな
く、駆動補助付で走行しているときのバッテリ消費量が
大きい上に駆動補助無しで走行しているときの走行抵抗
が大きいという問題を有していた。
Furthermore, not only the above three examples, but also electric bicycles according to various configurations that have been proposed in the past are all two.
Since the rotation of the motor is adjusted to the rotation of the crankshaft (or the rear wheel axle) by a three-stage or three-stage reduction mechanism, the power loss in the reduction mechanism is not small, and when the vehicle is traveling with driving assistance, There is a problem that the battery consumption is large and running resistance is high when running without driving assistance.

【0011】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、従来種々提案されている電気自
転車の駆動構造を抜本的に見直し、より軽く、よりコン
パクトで、外観上も通常の人力自転車とあまり差がな
く、しかもモータ駆動系をクランク軸の廻りに配置する
ことにより、該クランク軸のトルクの検出機構の組込み
を可能とし、人のペダル踏力に応じて駆動補助を行う構
成を容易に実現することのできる電気自転車を提供する
ことをその目的としている。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and has drastically reviewed the drive structure of an electric bicycle that has been conventionally proposed, and is lighter, more compact, and has an outer appearance. There is not much difference from a normal man-powered bicycle, and by arranging the motor drive system around the crankshaft, it is possible to incorporate a mechanism for detecting the torque of the crankshaft, and to assist the drive according to the pedaling force of the person. It is an object of the present invention to provide an electric bicycle whose configuration can be easily realized.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、人力駆動系と
モータ駆動系とを有し、クランク軸と同軸に組み込まれ
ると共に後輪に連結されたスプロケットが、人によるペ
ダルの踏力のほかモータによっても回転されるように構
成した電気自転車において、前記モータ駆動系が、前記
クランク軸と同軸の出力軸を有するフラットモータと、
該フラットモータの回転を減速して前記スプロケットに
伝達する減速機であって、フラットモータによって回転
される偏心体と、該偏心体を介して前記クランク軸に対
して揺動回転可能に組み込まれた外歯歯車と、該外歯歯
車が揺動しながら内接する内歯歯車と、該外歯歯車の自
転成分のみを取り出す機構を介して該外歯歯車と連結さ
れると共に前記スプロケットと連結された伝達リングと
から主に構成される一段型の揺動内接噛合式遊星歯車構
造の減速機と、を備え、該減速機及び前記フラットモー
タが共に前記クランク軸上で、該クランク軸と同軸に且
つ前記ペダルの間に配置されたことにより、上記課題を
解決したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a manual drive system and a motor drive system, and a sprocket which is incorporated coaxially with a crankshaft and is connected to a rear wheel is capable of controlling a motor in addition to a stepping force on a pedal by a person. An electric bicycle configured to be rotated by the motor, wherein the motor drive system has a flat motor having an output shaft coaxial with the crankshaft;
A speed reducer for reducing the rotation of the flat motor and transmitting the reduced speed to the sprocket, wherein the speed reducer is incorporated with an eccentric body rotated by the flat motor and swingably rotatable with respect to the crankshaft via the eccentric body. An external gear, an internal gear in which the external gear inscribes while swinging, and a mechanism for extracting only the rotation component of the external gear are connected to the external gear and to the sprocket. And a reduction gear having a one-stage swinging internally meshing planetary gear structure mainly composed of a transmission ring, and the reduction gear and the flat motor are both coaxial with the crankshaft on the crankshaft. In addition, the above problem is solved by being arranged between the pedals.

【0013】本発明においては、できるだけ通常の人力
自転車と比べて違和感が無いように、ペダル踏力に応じ
た駆動補助を実現するべく、モータの駆動系を(後輪車
軸の廻りにではなく)クランク軸の廻りに組み込むよう
にした。
In the present invention, the drive system of the motor is not cranked (rather than around the rear wheel axle) in order to realize driving assistance in accordance with the pedal depression force so that there is as little uncomfortable feeling as possible with a normal human-powered bicycle. Built around the shaft.

【0014】又、クランク軸から駆動装置が車体前後方
向等に大きく突出することがないようにするため、まず
モータとしてフラット型モータ(偏平型直流モータ)を
採用することとし、且つこれを(クランク軸と平行の軸
上にではなく)クランク軸上に該クランク軸と同軸に直
接組み込むことにした。
In order to prevent the drive unit from protruding greatly from the crankshaft in the longitudinal direction of the vehicle body, a flat type motor (flat type DC motor) is first used as the motor, It was decided to incorporate it directly on the crankshaft (rather than on an axis parallel to the axis) and coaxially with the crankshaft.

【0015】フラット型のモータは、その出力が半径方
向の大きさに大きく依存するため、出力を大きくしても
クランク軸上に占める軸方向長は通常のペダル間隔の1
/3〜1/4程度にしかならない。又、半径方向の大き
さについても、通常の人力自転車のスプロケット(クラ
ンク軸に固定された大ギヤ)の大きさの範囲内で十分な
出力を確保することができる。
Since the output of a flat type motor greatly depends on the size in the radial direction, even if the output is increased, the axial length occupying the crankshaft is one of the normal pedal interval.
Only about に し to 4. Also, with regard to the size in the radial direction, a sufficient output can be ensured within the range of the size of the sprocket (large gear fixed to the crankshaft) of a normal human powered bicycle.

【0016】本発明では、このクランク軸上に直接組み
込んだフラット型のモータに組み合わせる減速機構とし
て、(鋭意探求した結果)従来この種の電気自転車の減
速機構として全く注目されていなかった揺動内接噛合式
の遊星歯車構造の減速機構を採用することとした。
According to the present invention, as a speed reduction mechanism to be combined with a flat type motor directly incorporated on the crankshaft, as a result of intensive investigation, it has been known that the speed reduction mechanism of this type of electric bicycle has not received any attention at all. A reduction mechanism with a meshing planetary gear structure has been adopted.

【0017】この減速機構は、入力軸上に偏心体と呼ば
れる偏心フランジ部を半径方向に突出形成し、このフラ
ンジ部の外周に外歯歯車を入力軸に対して揺動回転可能
に組込み、更に、該外歯歯車が揺動しながら内接する内
歯歯車を外歯歯車の外周に設け、外歯歯車の自転成分の
みを出力として取り出すようにしたものである。
In this speed reduction mechanism, an eccentric flange portion called an eccentric body is formed on the input shaft so as to protrude in the radial direction, and an external gear is mounted on the outer periphery of the flange portion so as to be swingably rotatable with respect to the input shaft. An internal gear in which the external gear inscribes while swinging is provided on the outer periphery of the external gear, and only the rotation component of the external gear is taken out as an output.

【0018】この揺動内接噛合式の遊星歯車構造の減速
機構は、これ自体は例えば産業用の精密ロボットの関節
の駆動機構等を初め、他の分野では既に採用されてはい
るものの、自転車あるいは電気自転車の分野では使用さ
れた例はなかった。
This oscillating internal meshing type planetary gear structure reduction mechanism has been used in other fields such as, for example, a drive mechanism for a joint of an industrial precision robot. Or there was no example used in the field of electric bicycles.

【0019】発明者等は、この減速機構がわずか1段で
1/(数十)という大きな減速比を得ることができる特
性を有していることに着目した。即ち、1段型であるた
め、2段、3段と減速を重ねる構造と比べて伝達効率が
高く、しかも当然に軸方向長も1段分で足りる。従っ
て、この減速機構を使えば、フラット型のモータの採用
と相まって、クランク軸の両ペダル間のスペースにモー
タ及び減速機の双方を組み込むことができる。
The present inventors have paid attention to the fact that this reduction mechanism has a characteristic that a large reduction ratio of 1 / (several tens) can be obtained with only one stage. That is, since it is a one-stage type, the transmission efficiency is higher than that of a structure in which two stages and three stages are repeatedly decelerated, and the axial length is naturally sufficient for one stage. Therefore, if this speed reduction mechanism is used, both the motor and the speed reducer can be incorporated in the space between both pedals of the crankshaft, in combination with the adoption of a flat type motor.

【0020】その結果、前述したように(半径方向にお
いても)従来の人力自転車のスプロケットの大きさ内に
納めることができるため、従来の人力自転車と比べてほ
とんど違和感のない電気自転車を提供することができる
ようになる。
As a result, as described above (even in the radial direction), the electric bicycle can be accommodated within the size of the sprocket of the conventional rickshaw, thereby providing an electric bicycle which has almost no uncomfortable feeling as compared with the conventional rickshaw. Will be able to

【0021】又、モータ、減速機が双方ともクランク軸
と「同軸」に組込まれているため、組付けが容易であ
り、特にワンウェイクラッチが任意の場所に簡単に組込
めるようになる(ワンウェイクラッチの組込みに関する
設計変更が容易になる)という利点も得られる。
Further, since both the motor and the speed reducer are incorporated "coaxially" with the crankshaft, the assembling is easy, and in particular, the one-way clutch can be easily assembled at any place (the one-way clutch). This makes it easy to change the design relating to the incorporation of).

【0022】更には、(後輪車軸の廻りにではなく)ク
ランク軸の廻りにモータ駆動系が組込まれているため、
種々の方法のクランク軸のトルク検出機構を容易に組込
むことができ、人のペダル踏力に応じたモータの駆動制
御機構を簡単に実現できる。
Furthermore, since the motor drive system is built around the crankshaft (not around the rear wheel axle),
Various methods for detecting the torque of the crankshaft can be easily incorporated, and a drive control mechanism for the motor according to the pedaling force of a person can be easily realized.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0024】図1は、本発明に係る駆動装置が適用され
た電気自転車の全体概略を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view schematically showing an electric bicycle to which a driving device according to the present invention is applied.

【0025】クランク軸12は従来通りシートチューブ
14とダウンチューブ16の交点付近に配置されてい
る。図1に示すように、この電気自転車の全体外観は、
駆動装置10がクランク軸12の廻りに収められている
ことから、従来の人力自転車とほとんど変わることがな
い。即ち、シートチューブ14、ダウンチューブ16、
チェーンステイ18、シートステイ20等のクランク軸
廻りのフレーム構成や、ペダル22及びクランク24の
構成は、全て基本的には従来とほぼ同様である。
The crankshaft 12 is conventionally disposed near the intersection of the seat tube 14 and the down tube 16. As shown in FIG. 1, the overall appearance of this electric bicycle is
Since the driving device 10 is housed around the crankshaft 12, there is almost no difference from the conventional manual bicycle. That is, the seat tube 14, the down tube 16,
The frame configuration around the crankshaft such as the chain stay 18 and the seat stay 20, and the configurations of the pedal 22 and the crank 24 are all basically the same as the conventional one.

【0026】駆動装置10のフラットモータ30を駆動
するためのバッテリ32は、この実施形態ではシートチ
ューブ14の後方側に添わせて搭載してある。但し、こ
のバッテリ32は、例えばダウンチューブ16に添わせ
て搭載するようしてもよい。
A battery 32 for driving the flat motor 30 of the driving device 10 is mounted along the rear side of the seat tube 14 in this embodiment. However, the battery 32 may be mounted, for example, along with the down tube 16.

【0027】図2は、駆動装置10の構成を示す図1の
矢示II−II線に沿う要部断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the drive device 10 taken along the line II-II in FIG.

【0028】クランク軸12には、モータ駆動系MD及
び人力駆動系PDが該クランク軸12と同軸に組込ま
れ、ケーシング26によって被覆・保護されている。
A motor drive system MD and a manual drive system PD are incorporated in the crankshaft 12 coaxially with the crankshaft 12, and are covered and protected by a casing 26.

【0029】クランク軸12のトルク(人のペダルの踏
力)は、トルク検出機構TSによって検出される。
The torque of the crankshaft 12 (the depression force of a human pedal) is detected by a torque detection mechanism TS.

【0030】まず、モータ駆動系MDから説明する。First, the motor drive system MD will be described.

【0031】モータ駆動系MDは、バッテリ32によっ
て駆動されるフラットモータ30、ワンウェイクラッチ
40、揺動内接噛合式の遊星歯車構造の減速機50とで
主に構成され、伝達リング60を介してスプロケット6
2を駆動している。
The motor drive system MD is mainly composed of a flat motor 30 driven by a battery 32, a one-way clutch 40, and a speed reducer 50 having a planetary gear structure of an oscillating internal meshing type. Sprocket 6
2 is driving.

【0032】以下順に詳述する。The details will be described below in order.

【0033】モータ駆動系MDのメイン要素の1つであ
るフラットモータ30は、いわゆる偏平型直流モータに
属するもので、クランク軸12上に該クランク軸12と
同軸に組込まれている。このフラットモータ30は、電
機子コイル31、界磁用永久磁石32、ヨーク兼用のケ
ース33、ブラシ34、コミューテータ(整流子)35
とから主に構成される。このフラットモータ30は、こ
れ自体は公知のもので、界磁用永久磁石32が形成する
磁界中で、電機子コイル31にコミューテータ35によ
って制御された電流が流れ、それによって発生する電磁
気力によって電機子コイル31が回転するものである。
The flat motor 30, which is one of the main elements of the motor drive system MD, belongs to a so-called flat DC motor, and is incorporated on the crankshaft 12 coaxially with the crankshaft 12. The flat motor 30 includes an armature coil 31, a field permanent magnet 32, a case 33 also serving as a yoke, a brush 34, and a commutator (commutator) 35.
It is mainly composed of The flat motor 30 is known per se, and a current controlled by the commutator 35 flows through the armature coil 31 in the magnetic field formed by the field permanent magnet 32, and the electromagnetic force generated by the current is The armature coil 31 rotates.

【0034】なお、図2において符号36はブラシスプ
リング、37はブラシホルダ、38a、38bはベアリ
ングである。
In FIG. 2, reference numeral 36 denotes a brush spring, 37 denotes a brush holder, and 38a and 38b denote bearings.

【0035】フラットモータ30の出力軸に相当する電
機子コイル31のハブ部31aは、ワンウェイクラッチ
40と接続されている。
The hub 31 a of the armature coil 31 corresponding to the output shaft of the flat motor 30 is connected to the one-way clutch 40.

【0036】ワンウェイクラッチ40は、フラットモー
タ30(電気子コイル31)と減速機50の入力側(継
スプライン41)との間に介在され、フラットモータ3
0側の正回転(伝達リング60から見ると逆回転)が減
速機50側の正回転(同)より相対的に速いときにのみ
係合して動力を伝達可能とする。ワンウェイクラッチ4
0の出力側である継スプライン41は、減速機50の入
力軸を兼ねた偏心体51とスプライン51aを介して連
結されている。
The one-way clutch 40 is interposed between the flat motor 30 (the armature coil 31) and the input side (the spline 41) of the speed reducer 50, and
Engagement is enabled only when the forward rotation on the 0 side (reverse rotation when viewed from the transmission ring 60) is relatively faster than the forward rotation (same) on the reduction gear 50 side. One-way clutch 4
The connecting spline 41, which is the output side of 0, is connected to the eccentric body 51 also serving as the input shaft of the speed reducer 50 via a spline 51a.

【0037】減速機50は、揺動内接噛合式の遊星歯車
構造に係るもので、該偏心体51と、この偏心体51を
介してクランク軸12に対して揺動回転可能に組込まれ
た外歯歯車52と、外歯歯車52が揺動しながら内接す
る内歯歯車53と、外歯歯車52の自転成分のみを取り
出す機構(内ピン孔54及び内ピン55)を介して外歯
歯車52と連結された伝達リング60とから主に構成さ
れる。
The speed reducer 50 is of a planetary gear structure of a rocking internal meshing type, and is incorporated so as to be rotatable with respect to the crankshaft 12 via the eccentric body 51 and the eccentric body 51. An external gear 52, an internal gear 53 with which the external gear 52 inscribes while swinging, and an external gear via a mechanism (internal pin hole 54 and internal pin 55) for extracting only the rotation component of the external gear 52. 52 and a transmission ring 60 connected thereto.

【0038】前記偏心体51は、図3に示されるよう
に、軸受51bを介して(後述するトルクリング91の
外周において)クランク軸12の軸心01に対して自身
の軸心02がeだけ偏心して組込まれており、継スプラ
イン41が1回転する毎に1回だけクランク軸12の廻
りで偏心回転する。
As shown in FIG. 3, the eccentric body 51 has its own shaft center 02 with respect to the shaft center 01 of the crankshaft 12 via the bearing 51b (at the outer periphery of a torque ring 91 described later). The spline 41 is eccentrically mounted, and rotates eccentrically around the crankshaft 12 only once each time the connecting spline 41 makes one rotation.

【0039】前記外歯歯車52は、軸受52aを介して
偏心体51の外周に回転自在に組込まれている。従って
外歯歯車52もクランク軸12の軸心01に対して自身
の軸心(02と一致)がeだけずれて組込まれているこ
とになる。この外歯歯車52は、トロコイド歯形の外歯
52bを備え、前記内歯歯車53に揺動しながら内接噛
合する。外歯52bの歯数は図示の例では43に設定し
てある。
The external gear 52 is rotatably mounted on the outer periphery of the eccentric body 51 via a bearing 52a. Therefore, the external gear 52 is also incorporated with its axis (coincident with 02) shifted from the axis 01 of the crankshaft 12 by e. The external gear 52 has trochoidal external teeth 52b, and meshes internally with the internal gear 53 while swinging. The number of external teeth 52b is set to 43 in the illustrated example.

【0040】前記内歯歯車53は、ケーシング26にク
ランク軸12と同心に組込まれている。この内歯歯車5
3の内歯は、具体的には外ピン穴53aに回転自在に係
合された外ピン53bによって形成されている。この外
ピン53bの数(内歯歯車53の内歯の数に相当)は、
図示の例では44とされ、外歯歯車52の外歯52bの
歯数より1だけ多い。
The internal gear 53 is incorporated in the casing 26 concentrically with the crankshaft 12. This internal gear 5
The inner teeth 3 are specifically formed by outer pins 53b rotatably engaged with the outer pin holes 53a. The number of the outer pins 53b (corresponding to the number of the internal teeth of the internal gear 53)
In the illustrated example, the number is set to 44, which is one more than the number of the external teeth 52b of the external gear 52.

【0041】前記外歯歯車52の自転成分のみを取り出
す機構は、内ピン孔54と内ピン55とで構成される。
内ピン55は、伝達リング60によって(片持ち状に突
出して)支持されると共に、外歯歯車52の内ピン孔5
4に遊嵌している。外歯歯車52の揺動成分は、この内
ピン孔54と内ピン55との隙間によって吸収され、自
転成分のみが内ピン55を介して伝達リング60へと伝
達される。なお、図の符号55aは内ピン55の外周に
被せられた内ローラで、内ピン55と内ピン孔54との
摺動抵抗を低減するものである。
The mechanism for extracting only the rotation component of the external gear 52 includes an inner pin hole 54 and an inner pin 55.
The inner pin 55 is supported (projected in a cantilevered manner) by the transmission ring 60, and the inner pin hole 5
4 is loosely fitted. The swing component of the external gear 52 is absorbed by the gap between the inner pin hole 54 and the inner pin 55, and only the rotation component is transmitted to the transmission ring 60 via the inner pin 55. Reference numeral 55a in the figure denotes an inner roller that covers the outer periphery of the inner pin 55, and reduces the sliding resistance between the inner pin 55 and the inner pin hole 54.

【0042】前記伝達リング60は、スプロケット62
と連結されている。この伝達リング60は、モータ駆動
系MDの出力部材であると共に、人力駆動系PDの出力
部材を兼ねている。
The transmission ring 60 includes a sprocket 62
Is linked to The transmission ring 60 is an output member of the motor drive system MD and also serves as an output member of the manual drive system PD.

【0043】次に人力駆動系について説明する。Next, the manual drive system will be described.

【0044】図2に戻って、人力駆動系PDは、人のペ
ダル踏力によってクランク24を介して回転されるクラ
ンク軸12、ワンウェイクラッチ70、増速機80とで
主に構成される。人のペダル踏力は、これらの部材を介
してモータ駆動系MDと共通の部材である伝達リング6
0を介してスプロケット62に伝達される。
Returning to FIG. 2, the human-powered drive system PD mainly includes the crankshaft 12, which is rotated via the crank 24 by the pedaling force of a human, a one-way clutch 70, and a gearbox 80. The human pedaling force is transmitted through these members to the transmission ring 6 which is a common member with the motor drive system MD.
0 to the sprocket 62.

【0045】前記ワンウェイクラッチ70は、クランク
軸12と増速機80の入力側(キャリア82)との間に
介在され、クランク軸12側の正回転が増速機80側の
正回転より速いときにのみ係合して動力を伝達可能とす
る。クランク軸12が運転者によって逆回転されたとき
はクランク軸12側の(逆)回転は、増速機80側の
(正)回転より「相対的に」遅くなるため空転する。従
ってクランク軸12側からも増速機80側からも動力は
他方側へ伝達されない。
The one-way clutch 70 is interposed between the crankshaft 12 and the input side (carrier 82) of the gearbox 80, and when the forward rotation of the crankshaft 12 is faster than the forward rotation of the gearbox 80. And the power can be transmitted. When the driver rotates the crankshaft 12 in the reverse direction, the (reverse) rotation on the crankshaft 12 side is "relatively" slower than the (normal) rotation on the gearbox 80 side, so that the idle rotation occurs. Therefore, power is not transmitted to the other side from either the crankshaft 12 side or the gearbox 80 side.

【0046】前記増速機80は、いわゆる単純遊星歯車
構造に係るもので、クランク軸12の外周に設けられた
(より具体的には後述するトルクリング91と一体化さ
れた)サンギヤ81と、クランク軸12の回転と共に回
転するキャリア82と、該キャリア82に支持され、サ
ンギヤ81の外周を公転するプラネタリギヤ83と、こ
のプラネタリギヤ83が内接すると共に、伝達リング6
0と一体化されたリングギヤ84とから主に構成され
る。
The gearbox 80 has a so-called simple planetary gear structure, and includes a sun gear 81 provided on the outer periphery of the crankshaft 12 (more specifically, integrated with a torque ring 91 described later), A carrier 82 that rotates with the rotation of the crankshaft 12, a planetary gear 83 supported by the carrier 82 and revolves around the outer periphery of the sun gear 81, the planetary gear 83 is inscribed, and the transmission ring 6
0 and a ring gear 84 integrated therewith.

【0047】前記サンギヤ81は、トルク検出機構TS
のトルクリング91と一体化されている(後述)。前記
キャリア82は、クランク軸12とワンウェイクラッチ
70を介して連結され該クランク軸12と同一速度で回
転する(増速機80の入力部材)。前記プラネタリギヤ
83は、キャリア82に回転自在に支持され、サンギヤ
81の外周を(該サンギヤ81と噛合しながら)公転可
能に組込まれている。プラネタリギヤ83は、(伝達リ
ング60と一体の)リングギヤ84とも内接噛合してい
る。
The sun gear 81 includes a torque detecting mechanism TS
(Described later). The carrier 82 is connected to the crankshaft 12 via a one-way clutch 70 and rotates at the same speed as the crankshaft 12 (the input member of the speed increaser 80). The planetary gear 83 is rotatably supported by the carrier 82 and is revolvably incorporated around the outer periphery of the sun gear 81 (while meshing with the sun gear 81). The planetary gear 83 is also internally meshed with a ring gear 84 (integral with the transmission ring 60).

【0048】一方、クランク軸12のトルクを検出する
トルク検出機構TSは、トルクリング91、トルクアー
ム92、カム93付のポテンショメータ94及びスプリ
ング95とから主に構成されている。
On the other hand, the torque detecting mechanism TS for detecting the torque of the crankshaft 12 mainly includes a torque ring 91, a torque arm 92, a potentiometer 94 with a cam 93, and a spring 95.

【0049】前記トルクリング91は、クランク軸12
の外周においてスプライン91aを介して該クランク軸
12と連結されると共に、前述したように増速機80の
サンギヤ81と一体化されている。
The torque ring 91 is connected to the crankshaft 12
Is connected to the crankshaft 12 through a spline 91a at the outer periphery of the gearbox, and is integrated with the sun gear 81 of the speed increaser 80 as described above.

【0050】前記トルクアーム92は、該トルクリング
91とスプライン92aを介して連結されている。図4
に示されるように、トルクアーム92の他端92bはポ
テンショメータ94と一体化されたカム93の一端93
aと接触している。このカム93の他端93bは、車体
側94に取り付けられたスプリング(ばね部材)95の
カム受け95aと接触している。クランク軸12にトル
クがかかると、該トルクによって増速機80のサンギヤ
81、トルクリング91を介してトルクアーム92が図
のA1方向に回転し、この回転を受けてカム93が図の
矢印B1方向に回転し、該カム93がスプリング95の
反発力とバランスした位置に位置決めされる構成とされ
ている。
The torque arm 92 is connected to the torque ring 91 via a spline 92a. FIG.
, The other end 92b of the torque arm 92 is connected to one end 93 of a cam 93 integrated with the potentiometer 94.
a. The other end 93b of the cam 93 is in contact with a cam receiver 95a of a spring (spring member) 95 attached to the vehicle body side 94. When torque is applied to the crankshaft 12, the torque causes the torque arm 92 to rotate in the A1 direction via the sun gear 81 and the torque ring 91 of the speed increaser 80, and the cam 93 receives the rotation, thereby causing the cam 93 to move in the direction indicated by the arrow B1 in the figure. , And the cam 93 is positioned at a position balanced with the repulsive force of the spring 95.

【0051】ポテンショメータ93の図示せぬ可動部分
(可変抵抗部分)は、このカム93と一体化されてお
り、該カム93の位置決めに応じてクランク軸12のト
ルクに対応した所定の抵抗値が設定(選択)される。
A movable portion (variable resistance portion), not shown, of the potentiometer 93 is integrated with the cam 93, and a predetermined resistance value corresponding to the torque of the crankshaft 12 is set according to the positioning of the cam 93. (Selected).

【0052】図示せぬ公知の電気系は、この設定された
抵抗値に見合った電流をフラットモータ30の前記電機
子コイル31に出力できるように、その回路が形成され
ている。
A known electric system (not shown) has a circuit formed so that a current corresponding to the set resistance value can be output to the armature coil 31 of the flat motor 30.

【0053】なお、図2において符号63、64、6
6、68、69はそれぞれベアリングを示している。
In FIG. 2, reference numerals 63, 64, 6
Reference numerals 6, 68 and 69 indicate bearings.

【0054】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0055】まず、モータ駆動系MDの作用から説明す
る。
First, the operation of the motor drive system MD will be described.

【0056】フラットモータ30の電機子コイル31が
回転すると、そのハブ部31aに組み込まれたワンウェ
イクラッチ40を介して継スプライン41が回転する。
継スプライン41が1回回転すると、スプライン51a
を介して偏心体51(減速機50の入力軸)がクランク
軸12の外周(具体的には軸受51bの外周)を1回偏
心回転する。
When the armature coil 31 of the flat motor 30 rotates, the spline 41 rotates via the one-way clutch 40 incorporated in the hub 31a.
When the joint spline 41 rotates once, the spline 51a
The eccentric body 51 (the input shaft of the speed reducer 50) rotates eccentrically once around the outer periphery of the crankshaft 12 (specifically, the outer periphery of the bearing 51b) through the shaft.

【0057】偏心体51が1回偏心回転すると、外歯歯
車52もその外周で1回偏心揺動する。外歯歯車52が
1回偏心揺動すると、該外歯歯車52と内歯歯車53と
の内接噛合位置が順次ずれて1周する。
When the eccentric body 51 rotates once eccentrically, the external gear 52 also eccentrically swings once around its outer periphery. When the external gear 52 eccentrically swings once, the internal meshing positions of the external gear 52 and the internal gear 53 are sequentially shifted and make one round.

【0058】内歯歯車53はケーシング26に固定され
ており、且つ外歯歯車52の歯数は43で内歯歯車53
の歯数44より1だけ少ないため、この噛合位置の1周
により外歯歯車52は内歯歯車53に対して1歯分だけ
位相がずれることになる。このことは、内歯歯車53
(固定)に対して外歯歯車52が−1/43だけ自転し
たことを意味する。なお、マイナスの符号は偏心体51
の回転方向(電機子コイル31の回転方向)に対して逆
回転であることを示している。
The internal gear 53 is fixed to the casing 26, and the external gear 52 has 43 teeth and the internal gear 53
Since the number of teeth 44 of the external gear 52 is one less than the number of teeth 44, the phase of the external gear 52 is shifted by one tooth with respect to the internal gear 53 by one rotation of the meshing position. This means that the internal gear 53
This means that the external gear 52 has rotated by -1/43 with respect to (fixed). Note that the minus sign indicates the eccentric body 51.
(The rotation direction of the armature coil 31).

【0059】外歯歯車52の揺動成分は内ピン55と内
ピン孔54との隙間で吸収され、この外歯歯車52の自
転成分のみが内ピン55を介して伝達リング60に伝達
される。
The swing component of the external gear 52 is absorbed by the gap between the internal pin 55 and the internal pin hole 54, and only the rotation component of the external gear 52 is transmitted to the transmission ring 60 via the internal pin 55. .

【0060】この結果、偏心体51(あるいは電機子コ
イル31)の回転が−1/43の減速比で減速されて伝
達リング60に伝達されることになる。1/43という
減速比は、フラットモータ30の回転を減速するのに必
要な減速比として十分満足できる値である。
As a result, the rotation of the eccentric body 51 (or the armature coil 31) is transmitted to the transmission ring 60 while being reduced at a reduction ratio of -1/43. The reduction ratio of 1/43 is a value that can be sufficiently satisfied as the reduction ratio necessary for reducing the rotation of the flat motor 30.

【0061】伝達リング60の回転は、そのままスプロ
ケット62へと伝達される。
The rotation of the transmission ring 60 is transmitted to the sprocket 62 as it is.

【0062】なお、ワンウェイクラッチ40の作用につ
いては後述する。
The operation of the one-way clutch 40 will be described later.

【0063】次に人力駆動系PDの作用を説明する。Next, the operation of the manual drive system PD will be described.

【0064】ペダル22の踏力(トルク)は、クランク
24を介してクランク軸12に伝達される。クランク軸
12に伝達されたトルクは、ワンウェイクラッチ70を
介して増速機80のキャリア82に伝達される。増速機
80のサンギヤ81(トルクリング91と一体)はほぼ
固定状態にあるため、キャリア82が回転するとプラネ
タリギヤ83はサンギヤ81の外周を公転し、その結果
リングギヤ84(伝達リング60と一体)がキャリア8
2に対して増速回転する。この作用は、いわゆる単純遊
星歯車機構の代表的な増速作用に相当するものである。
The pedaling force (torque) of the pedal 22 is transmitted to the crankshaft 12 via the crank 24. The torque transmitted to the crankshaft 12 is transmitted to the carrier 82 of the speed increaser 80 via the one-way clutch 70. Since the sun gear 81 (integral with the torque ring 91) of the speed-increasing gear 80 is substantially fixed, the planetary gear 83 revolves around the outer periphery of the sun gear 81 when the carrier 82 rotates, and as a result, the ring gear 84 (integral with the transmission ring 60). Carrier 8
The rotation speed is increased with respect to 2. This action corresponds to a typical speed increasing action of a so-called simple planetary gear mechanism.

【0065】リングギヤ84は、この実施形態では伝達
リング60と一体化されているため、リングギヤ84の
回転はそのまま伝達リング60の回転となり、スプロケ
ット62へと伝達される。
Since the ring gear 84 is integrated with the transmission ring 60 in this embodiment, the rotation of the ring gear 84 becomes the rotation of the transmission ring 60 as it is, and is transmitted to the sprocket 62.

【0066】ここでワンウェイクラッチ40、70の作
用について説明する。
Here, the operation of the one-way clutches 40 and 70 will be described.

【0067】モータ駆動系MDのワンウェイクラッチ4
0は、増速機50側(偏心体51)の回転がフラットモ
ータ30側の回転より相対的に速いときに空転し、動力
が伝達されるのを防止する。例えば(モータが停止し
て)人力のみで走行しているときのように、モータ回転
(停止を含む)より人力側の回転の方が相対的に速いと
きには、該ワンウェイクラッチ40が空転する。その結
果、フラットモータ30が擦れ回って走行抵抗が増大す
るのが防止される。
One-way clutch 4 of motor drive system MD
When the rotation of the gearbox 50 side (the eccentric body 51) is relatively faster than the rotation of the flat motor 30 side, the idle rotation prevents the power from being transmitted. For example, when the rotation on the human power side is relatively faster than the rotation of the motor (including the stop), such as when the vehicle is running only with human power (with the motor stopped), the one-way clutch 40 idles. As a result, it is possible to prevent the running resistance from increasing due to the flat motor 30 rubbing around.

【0068】一方、人力駆動系PDのワンウェイクラッ
チ70は、増速機側(キャリア82)の回転がクランク
軸12側の回転より相対的に速いときに空転し、動力が
伝達されるのを防止する。これにより、例えば運転者が
ペダル(クランク軸)を逆回ししたようなときには、増
速機80側の回転がクランク軸12側の回転(逆回転)
より相対的に速いことになるため、空転状態となり、動
力の伝達が遮断される。その結果、このクランク軸12
の逆回しによって増速機80、伝達リング60、あるい
は減速機50及びフラットモータ30が(逆方向に)連
れ回るのが防止される。
On the other hand, the one-way clutch 70 of the manual power drive system PD runs idle when rotation of the gearbox (carrier 82) is relatively faster than rotation of the crankshaft 12, thereby preventing transmission of power. I do. Thus, for example, when the driver turns the pedal (crankshaft) in the reverse direction, the rotation on the gearbox 80 side rotates on the crankshaft 12 side (reverse rotation).
Since the vehicle is relatively faster, the vehicle is idle and power transmission is interrupted. As a result, the crankshaft 12
The reverse rotation prevents the speed increaser 80, the transmission ring 60, or the speed reducer 50 and the flat motor 30 from rotating together (in the opposite direction).

【0069】なお、もし減速機50の偏心体51が正規
とは逆の回転をした場合、モータ駆動系MDの前記ワン
ウェイクラッチ40は(フラットモータ30側の回転の
方が減速機50側の回転(逆回転)よりも相対的に速い
ことになるため)係合してしまう。従って、そのままで
はフラットモータ30は逆方向に回転させられる状態と
なる。しかしながら、ワンウェイクラッチ70が存在す
るため、上述したようにクランク軸12を逆に回転させ
ても偏心体51が正規とは逆に回転することはなく、従
ってモータの逆回転も生じない。
If the eccentric body 51 of the reduction gear 50 rotates in a direction opposite to the normal rotation, the one-way clutch 40 of the motor drive system MD (the rotation of the flat motor 30 is smaller than that of the reduction gear 50). (Because it is relatively faster than (reverse rotation)). Therefore, the flat motor 30 can be rotated in the reverse direction as it is. However, since the one-way clutch 70 exists, even if the crankshaft 12 is rotated in the reverse direction as described above, the eccentric body 51 does not rotate in a direction opposite to the normal rotation, and therefore, the motor does not rotate in the reverse direction.

【0070】なお、ワンウェイクラッチの配置は、上記
例に限定されない。例えば、(ワンウェイクラッチの容
量は大きくなるものの)伝達リング60を内ピン55側
とスプロケット62側とに分割し、ここにワンウェイク
ラッチを介装するようにしてもよい。この位置にワンウ
ェイクラッチを装入すると、人力のみでの走行時にフラ
ットモータのみならず減速機も回転しないようにするこ
とができる。
The arrangement of the one-way clutch is not limited to the above example. For example, the transmission ring 60 (although the capacity of the one-way clutch increases) may be divided into the inner pin 55 side and the sprocket 62 side, and the one-way clutch may be interposed here. If a one-way clutch is mounted at this position, not only the flat motor but also the speed reducer can be prevented from rotating when traveling with only human power.

【0071】本発明は、フラットモータ、減速機の双方
がクランク軸に同軸に設けられているため、このように
ワンウェイクラッチの配置の自由度が高いというのも利
点の1つである。
One of the advantages of the present invention is that since the flat motor and the speed reducer are both provided coaxially with the crankshaft, the degree of freedom in the arrangement of the one-way clutch is high.

【0072】次に、トルク検出機構TSの作用について
説明する。
Next, the operation of the torque detecting mechanism TS will be described.

【0073】クランク軸12のトルクは、トルク検出機
構TSによって以下のようにして検出される。
The torque of the crankshaft 12 is detected by the torque detecting mechanism TS as follows.

【0074】クランク軸12のトルクはワンウェイクラ
ッチ70、キャリア82、プラネタリギヤ83を介して
サンギヤ81にかかる。サンギヤ81にかかったトルク
は、これと一体のトルクリング91に伝達され、スプラ
イン92aを介してトルクアーム92にかかる。
The torque of the crankshaft 12 is applied to the sun gear 81 via the one-way clutch 70, the carrier 82, and the planetary gear 83. The torque applied to the sun gear 81 is transmitted to a torque ring 91 integrated with the sun gear 81 and applied to a torque arm 92 via a spline 92a.

【0075】図4に示されるように、トルクアーム92
がこのトルクによって図のA1 方向に回転しようとする
と、カム93がB1 方向に回転し、更にスプリング95
がC1 方向に圧縮され、該スプリング95のD1 方向の
反力と釣り合って停止する。
As shown in FIG.
When this torque is used to rotate in the direction A1 in the figure, the cam 93 rotates in the direction B1 and the spring 95 further rotates.
Is compressed in the C1 direction and stops in balance with the reaction force of the spring 95 in the D1 direction.

【0076】このため、クランク軸12のトルクはカム
93の回転角度として捕らえることができる。カム93
の回転は、ポテンショメータ94の図示せぬ可変抵抗の
スライドバーの回転と連動しているため、結局クランク
軸12のトルクを抵抗値に換算して検出することができ
る。
Therefore, the torque of the crankshaft 12 can be captured as the rotation angle of the cam 93. Cam 93
Is linked with the rotation of the slide bar of the variable resistor (not shown) of the potentiometer 94, so that the torque of the crankshaft 12 can be converted into a resistance value and detected.

【0077】図示せぬ公知の電気系は、この抵抗値に応
じてフラットモータ30の電機子コイル31に流す電流
を制御する。
A known electric system (not shown) controls a current flowing through the armature coil 31 of the flat motor 30 according to the resistance value.

【0078】次に図5を参照しながら本発明の他の実施
形態を説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0079】この実施形態は、人力駆動系PDの増速機
を省略したものである。
In this embodiment, the speed increaser of the manual drive system PD is omitted.

【0080】本発明では、減速機構に揺動内接噛合式の
遊星歯車構造を採用するようにしたため、1段で1/
(数十)という大きな減速比を得ることができる。即
ち、当該減速機構だけでモータの回転を十分に低減でき
るため、人力駆動系PDの増速機がなくても、モータ駆
動系でのスプロケットの回転速度を人力駆動系での該ス
プロケットの回転速度のレベルにまで容易に低減させる
ことができる。
In the present invention, the planetary gear structure of the oscillating internal meshing type is adopted for the speed reduction mechanism.
A large (tens of) reduction ratio can be obtained. That is, since the rotation of the motor can be sufficiently reduced only by the deceleration mechanism, the rotation speed of the sprocket in the motor drive system can be reduced even if there is no gearbox of the manual drive system PD. Can easily be reduced.

【0081】この実施形態では、このため人力駆動系P
Dに増速機は存在せず、クランク軸112の回転がワン
ウェイクラッチ170を介して直接伝達リング160に
伝達される。
In this embodiment, the human-powered driving system P
D has no gearbox, and the rotation of the crankshaft 112 is transmitted directly to the transmission ring 160 via the one-way clutch 170.

【0082】従って、増速機がない分軽量化でき、又走
行抵抗も低減できる。
Therefore, the weight can be reduced by the absence of the gearbox, and the running resistance can be reduced.

【0083】人力駆動系PDから増速機が外されたこと
から、前記実施形態のようにサンギヤ81の変位によっ
てクランク軸112のトルクを検出することができな
い。そのため、この実施形態では、いわゆるトーション
バーの捩じれ変位を利用してトルク検出を行っている。
Since the gearbox has been removed from the manual drive system PD, the torque of the crankshaft 112 cannot be detected by the displacement of the sun gear 81 as in the above embodiment. Therefore, in this embodiment, torque detection is performed using a so-called torsional displacement of a torsion bar.

【0084】図5に示されるように、トルクリング(ト
ーションバー)191は、その一部がカットされてい
る。そのため、該トルクリング191にスプライン19
1aを介してクランク軸112のトルクがかかると、該
トルクリング191は捩じれて変形する。この変形は、
軸方向に撓むようにして傾斜されたトルクプレート19
2を回転させる。その結果、回転に応じた量だけピスト
ン193aが軸方向に移動してスライダー193bを動
かす。そこで、該スライダー193bのストローク(移
動量)をストロークセンサ194で検出すれば、クラン
ク軸112のトルクを検出できる。なお、符号195は
トルクリング191にトルクがかからなくなったときに
ピストン193aをトルクプレート192の方へ押し戻
すリターンスプリングである。
As shown in FIG. 5, the torque ring (torsion bar) 191 is partially cut. Therefore, the spline 19 is attached to the torque ring 191.
When the torque of the crankshaft 112 is applied via 1a, the torque ring 191 is twisted and deformed. This variant is
Torque plate 19 inclined so as to bend in the axial direction
Rotate 2. As a result, the piston 193a moves in the axial direction by an amount corresponding to the rotation to move the slider 193b. Therefore, if the stroke (movement amount) of the slider 193b is detected by the stroke sensor 194, the torque of the crankshaft 112 can be detected. Reference numeral 195 denotes a return spring that pushes the piston 193a back toward the torque plate 192 when torque is no longer applied to the torque ring 191.

【0085】その他の構成は、先の実施例と同様である
ため、図中で同一又は類似の部位に先の実施例と下2桁
が同一の符号を付すに止どめ、重複説明を省略する。
Since other configurations are the same as those of the previous embodiment, the same or similar parts in the drawings are given the same reference numerals in the last two digits as those of the previous embodiment, and duplicate explanation is omitted. I do.

【0086】なお、増速機の存在、不存在に拘らず、ク
ランク軸のトルクを検出する方法は以上の例に限定され
ない。例えば、増速機がない場合に、図6、図7に模式
的に示すような構成でトルク検出をするようにしてもよ
い。
The method of detecting the torque of the crankshaft regardless of the presence or absence of the gearbox is not limited to the above example. For example, when there is no gearbox, the torque may be detected by a configuration schematically shown in FIGS.

【0087】クランク軸側部材(クランク軸と図示せぬ
ワンウェイクラッチを介して連結された部材)212か
らは、これと一体の駆動体296が半径方向に延在され
ている。一方、スプロケット側部材(伝達リングに相当
する部材)260側にもこれと一体の被駆動体260a
が形成されている。駆動体296と被駆動体260aは
ばね297によって連結されている。又、被駆動体26
0a側にはストッパ298が設けられている。このスト
ッパ298と駆動体296との間には、ばね297のフ
リー時において隙間X1 が確保されている。
A drive body 296 integral with the crankshaft-side member (member connected to the crankshaft via a one-way clutch not shown) 212 extends in the radial direction. On the other hand, the sprocket-side member (member corresponding to the transmission ring) 260 also has a driven body 260a integrated therewith.
Are formed. The driving body 296 and the driven body 260a are connected by a spring 297. The driven body 26
A stopper 298 is provided on the 0a side. A gap X1 is provided between the stopper 298 and the driving body 296 when the spring 297 is free.

【0088】人のペダル踏力を受けてクランク軸側部材
212が回転すると、これと一体の駆動体296がばね
297を介してスプロケット側の被駆動体260aを押
す。これにより、クランク軸側部材212の回転A2 が
スプロケット側部材260の回転B2 として伝達され
る。回転比は1:1である。
When the crankshaft-side member 212 is rotated by the pedaling force of a person, the driving body 296 integrated with the crankshaft-side member 212 presses the sprocket-side driven body 260a via the spring 297. Thus, the rotation A2 of the crankshaft side member 212 is transmitted as the rotation B2 of the sprocket side member 260. The rotation ratio is 1: 1.

【0089】クランク軸側部材212のトルクは、ばね
297の圧縮量に反映されるため、隙間X1 がどの程度
小さくなるかを、例えば電磁気の関係を利用した隙間検
出技術によって検出すれば、クランク軸側部材212
(即ちクランク軸)のトルクを検出できる。
Since the torque of the crankshaft-side member 212 is reflected in the compression amount of the spring 297, it is possible to detect how small the gap X1 is by, for example, a gap detection technique utilizing an electromagnetic relationship. Side member 212
(Ie, crankshaft) torque can be detected.

【0090】ここで、ばね297のばね定数は、「クラ
ンク軸に、モータが出力できる最大値にちょうど対応し
たトルクがかかったときに、前記隙間X1 が零となるよ
うな値」に設定される。このように、ばね297のばね
定数及び隙間X1 を設定することにより、クランク軸側
部材212に過大な踏力がかかってもばね297が線間
密着して耐久性が低下するのを防止できる。又、モータ
側に過大な電流を流さないための機械的ストッパとして
の機能を兼ねさせることもできる。
Here, the spring constant of the spring 297 is set to "a value at which the gap X1 becomes zero when torque corresponding to the maximum value that can be output by the motor is applied to the crankshaft". . By setting the spring constant and the gap X1 of the spring 297 in this way, it is possible to prevent the spring 297 from coming into close contact between the lines and reducing the durability even when an excessive pedaling force is applied to the crankshaft-side member 212. Further, it can also function as a mechanical stopper for preventing an excessive current from flowing to the motor side.

【0091】この駆動体296及び被駆動体260a
は、円周方向に複数対配置すると1つ1つのばね297
等をより小型化でき、又より正確にトルクを検出できる
ようになる。
The driving body 296 and the driven body 260a
When a plurality of pairs are arranged in the circumferential direction, each spring 297
Etc. can be made smaller and the torque can be detected more accurately.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
駆動源としてフラットモータ(偏平型直流モータ)を採
用し、しかもこれをクランク軸上に直接組み込み、更に
これと1段型の揺動内接噛合式の遊星歯車構造の減速機
を組合せて該減速機をもクランク軸上に組み込むように
したため、(クランク軸上の)スプロケット(大ギヤ)
の大きさの範囲にモータ、減速機の双方を収めることが
できるようになり、従来装置に比べ非常にコンパクト
化、軽量化を実現できる。
As described above, according to the present invention,
A flat motor (flat DC motor) is adopted as the drive source, and this is directly incorporated on the crankshaft, and further combined with a one-stage type of oscillating internal meshing type planetary gear structure reducer to reduce the speed. Sprockets (on the crankshaft) (large gear)
Both the motor and the speed reducer can be accommodated in the range of the size, so that a very compact and lightweight device can be realized as compared with the conventional device.

【0093】又、減速機が1段型であるため、伝達効率
が高く、その分バッテリ消費量が小さく、一方走行抵抗
も小さい。
Further, since the speed reducer is a single-stage type, the transmission efficiency is high, the battery consumption is correspondingly low, and the running resistance is low.

【0094】更には、モータ、減速機ともクランク軸に
同軸に組み込まれているため、個々の部材の組付けが容
易な上に、クランク軸のトルクを検出するトルク検出機
構を容易に組み込むことができる。
Further, since both the motor and the speed reducer are coaxially incorporated into the crankshaft, it is easy to assemble the individual members and to easily incorporate a torque detecting mechanism for detecting the torque of the crankshaft. it can.

【0095】又、モータ、減速機がクランク軸に同軸に
組み込まれていることから、駆動力の伝達、遮断を切り
換えるワンウェイクラッチを任意の場所に容易に組み込
むことができるため、伝達経路の設計変更の自由度が非
常に高いという利点も得られる。
Further, since the motor and the speed reducer are coaxially mounted on the crankshaft, a one-way clutch for switching between transmission and disconnection of the driving force can be easily installed at any place, so that the design of the transmission path is changed. Is also very advantageous.

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

【図1】本発明が適用された電気自転車の全体正面図FIG. 1 is an overall front view of an electric bicycle to which the present invention is applied.

【図2】図1の矢示II−II線に沿う断面図FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】図2の矢示III −III 線に沿う断面図FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2;

【図4】トルク検出機構を示す正面構成図FIG. 4 is a front configuration diagram showing a torque detection mechanism.

【図5】本発明の他の実施形態を示す図2相当の断面図FIG. 5 is a sectional view corresponding to FIG. 2, showing another embodiment of the present invention.

【図6】トルク検出機構の他の例を説明するための模式
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining another example of the torque detection mechanism.

【図7】図6の矢示VII 方向から見た模式図FIG. 7 is a schematic diagram viewed from a direction indicated by an arrow VII in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12…クランク軸 22…ペダル 24…クランク 30…フラットモータ 32…バッテリ MD…モータ駆動系 PD…人力駆動系 TS…トルク検出機構 40…ワンウェイクラッチ 50…(揺動内接式の遊星歯車構造の)減速機 51…偏心体 52…外歯歯車 53…内歯歯車 54…内ピン孔 55…内ピン 60…伝達リング 62…スプロケット 70…ワンウェイクラッチ 80…増速機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Crankshaft 22 ... Pedal 24 ... Crank 30 ... Flat motor 32 ... Battery MD ... Motor drive system PD ... Manual drive system TS ... Torque detection mechanism 40 ... One-way clutch 50 ... Reduction gear 51 ... Eccentric body 52 ... External gear 53 ... Internal gear 54 ... Inner pin hole 55 ... Inner pin 60 ... Transmission ring 62 ... Sprocket 70 ... One-way clutch 80 ... Speed increaser

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】人力駆動系とモータ駆動系とを有し、クラ
ンク軸と同軸に組み込まれると共に後輪に連結されたス
プロケットが、人によるペダルの踏力のほかモータによ
っても回転されるように構成した電気自転車において、 前記モータ駆動系が、 前記クランク軸と同軸の出力軸を有するフラットモータ
と、 該フラットモータの回転を減速して前記スプロケットに
伝達する減速機であって、フラットモータの出力軸の回
転によって回転される偏心体と、該偏心体を介して前記
クランク軸に対して揺動回転可能に組み込まれた外歯歯
車と、該外歯歯車が揺動しながら内接する内歯歯車と、
該外歯歯車の自転成分のみを取り出す機構を介して該外
歯歯車と連結されると共に前記スプロケットと連結され
た伝達リングとから主に構成される一段型の揺動内接噛
合式遊星歯車構造の減速機と、を備え、 該減速機及び前記フラットモータが共に前記クランク軸
上で、該クランク軸と同軸に且つ前記ペダルの間に配置
されたことを特徴とする電気自転車。
A sprocket which has a human drive system and a motor drive system and is incorporated coaxially with a crankshaft and connected to a rear wheel is rotated by a motor in addition to a pedal force by a human. An electric bicycle comprising: a flat motor having an output shaft coaxial with the crankshaft; and a speed reducer for reducing rotation of the flat motor and transmitting the reduced rotation to the sprocket. An eccentric body that is rotated by the rotation of the external gear, an external gear that is incorporated so as to swing and rotate with respect to the crankshaft through the eccentric body, and an internal gear that is inscribed while the external gear swings. ,
A single-stage oscillating internally meshing planetary gear structure mainly composed of a transmission ring connected to the external gear and to the sprocket via a mechanism for taking out only the rotation component of the external gear; An electric bicycle comprising: a reduction gear; and the reduction gear and the flat motor are both disposed on the crankshaft, coaxially with the crankshaft, and between the pedals.
【請求項2】請求項1において、前記フラットモータと
偏心体との間に、フラットモータ側の回転が偏心体側の
回転より相対的に速いときにのみ係合して動力伝達を許
容するワンウェイクラッチを介在させたことを特徴とす
る電気自転車。
2. The one-way clutch according to claim 1, wherein the one-way clutch is engaged between the flat motor and the eccentric body only when the rotation on the flat motor side is relatively faster than the rotation on the eccentric body side. An electric bicycle characterized by intervening.
【請求項3】請求項1において、 前記人力駆動系が、 前記人によるペダル踏力を前記クランク軸に伝達するク
ランクと、 前記クランク軸廻りに設けられ、クランク軸側の回転が
スプロケット側の回転より相対的に速いときにのみ係合
して動力伝達を許容するワンウェイクラッチと、 クランク軸の回転を前記スプロケット側に増速して伝達
する増速機であって、クランク軸の外周に設けられたサ
ンギヤと、該クランク軸の回転と共に回転するキャリア
と、該キャリアに支持され、前記サンギヤの外周を公転
するプラネタリギヤと、該プラネタリギヤが内接すると
共に前記伝達リングに連結されたリングギヤとから主に
構成される増速機と、 前記サンギヤと一体的に回転可能とされたトルクアーム
と、車体側に取り付けられ、該トルクアームの回転力を
受け、該回転力に見合った量だけトルクアームの回転変
位を許容するばね部材と、を備え、該トルクアームの回
転変位により、クランク軸におけるトルクを検出するト
ルク検出機構と、 を備えたことを特徴とする電気自転車。
3. The crank according to claim 1, wherein the human-powered drive system is provided around the crankshaft, the crank transmitting the pedaling force by the human to the crankshaft, and the rotation on the crankshaft side is smaller than the rotation on the sprocket side. A one-way clutch that is engaged only when the speed is relatively high to allow transmission of power, and a speed-increasing gear that transmits the rotation of the crankshaft to the sprocket side at an increased speed, which is provided on the outer periphery of the crankshaft. A sun gear, a carrier that rotates with the rotation of the crankshaft, a planetary gear supported by the carrier and revolving around the outer periphery of the sun gear, and a ring gear that is inscribed in the planetary gear and connected to the transmission ring. A torque arm rotatable integrally with the sun gear; and a torque arm attached to the vehicle body. A spring member that receives the rotational force and permits the rotational displacement of the torque arm by an amount commensurate with the rotational force, and a torque detection mechanism that detects torque on the crankshaft by the rotational displacement of the torque arm. An electric bicycle characterized by the following.
【請求項4】請求項3において、 前記人力駆動系の増速機のリンクギヤが、前記伝達リン
グの内周側に該伝達リングと一体的に配置されたことを
特徴とする電気自転車。
4. The electric bicycle according to claim 3, wherein a link gear of the speed increaser of the manual drive system is disposed integrally with the transmission ring on an inner peripheral side of the transmission ring.
【請求項5】請求項1において、 前記人力駆動系が、 クランク軸の廻りに設けられ、クランク軸側の回転がス
プロケット側の回転より相対的に速いときにのみ係合し
て動力伝達を許容するワンウェイクラッチを介してクラ
ンク軸のトルクをスプロケットに伝達する構成とされ、
且つ、 該クランク軸のトルクを検出するトーションバー型のト
ルク検出機構が、該クランク軸上に組み込まれたことを
特徴とする電気自転車。
5. The power transmission system according to claim 1, wherein the manual drive system is provided around a crankshaft, and engages only when the rotation of the crankshaft is relatively faster than the rotation of the sprocket. And transmit the torque of the crankshaft to the sprocket via a one-way clutch,
An electric bicycle wherein a torsion bar type torque detecting mechanism for detecting torque of the crankshaft is incorporated on the crankshaft.
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