專利名稱：電動輔助自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有利用人力驅(qū)動力的人力驅(qū)動機構(gòu)和以相應(yīng)人力驅(qū)動機 構(gòu)的人力轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動力來驅(qū)動電動機的電動驅(qū)動機構(gòu)的電動輔助自行車。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為這種電動輔助自行車，例如有人提出了下述方案: 在下坡等時，檢出采取制動的情況，使電動機產(chǎn)生制動力(專利文獻l:日 本專利公開平4—100790號公報)。該專利文獻1的電動輔助自行車，只在制動時使電動機產(chǎn)生制動力， 到要制動為止，不能夠使電動機產(chǎn)生制動力，也不能夠?qū)㈦妱訖C置于再生 狀態(tài)。
因此，有人提出了下述方案檢出車速和腳踏板的踏力，在對于車速 而言踏力較小時，判斷正在下坡路上行駛，而將電動機控制成再生狀態(tài)，給電池充電的電動輔助自行車(專利文獻2:日本專利公開平9一267790號公報)。
在上述專利文獻2的電動輔助自行車中，采用預先求出在平路上行駛 時所需的腳踏板的踏力，將踏力作為再生判定值存儲，在某種車速中的實 際的踏力小于再生判定值時，將電動機切換成再生狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
可是，求出各種車速的再生判定值加以存儲后，就存在著控制復雜的 問題。另外，騎車人的體重較輕時，即使在平路上行駛，某個速度中的實 際的腳踏板的踏力小于再生判定值時，也將電動機切換成了再生狀態(tài)。反 之，搭載重物行駛時，即使在下坡路上行駛，某個速度中的實際的腳踏板 的踏力也不會小于再生判定值，即使應(yīng)該將電動機切換成再生狀態(tài)，也未 能切換成再生狀態(tài)。如此等等，存在著向再生狀態(tài)的切換不切實的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對上述情況研制的，其目的在于提供能夠以簡單的結(jié)構(gòu)， 切實進行向再生狀態(tài)的切換的電動輔助自行車。為了解決上述課題，本發(fā)明的電動輔助自行車，其特征在于具備利 用人力驅(qū)動力的人力驅(qū)動機構(gòu)和電動驅(qū)動機構(gòu)(該電動驅(qū)動機構(gòu)接收來自 電池的電力供給，用與轉(zhuǎn)矩檢出部檢出人力驅(qū)動機構(gòu)的人力轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值 對應(yīng)的驅(qū)動力驅(qū)動電動機)，還具備控制單元，該控制單元在所述人力驅(qū)動 機構(gòu)的曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為規(guī)定值以下時，在電動驅(qū)動機構(gòu)中進行再生發(fā)電，向 電池充電。曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)的規(guī)定值，實際上可以設(shè)定為零。另外，還可以設(shè)置速度檢出部，該速度檢出部檢出自行車的行駛速度； 將曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)的規(guī)定值，設(shè)定成為比在平路上行走之際速度檢出部測定的 曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)低的轉(zhuǎn)數(shù)?？刂茊卧詈每刂圃偕l(fā)電量，以便使車速的變化量成為規(guī)定值以下。 控制單元最好進行如下控制車速的變化量越大，就使再生發(fā)電量越多。控制單元最好在車速成為一定速度以上時，進行再生發(fā)電。最好還具有角度檢出單元，該角度檢出單元檢出坡道的角度；控制單 元根據(jù)角度檢出單元檢出的角度，進行再生發(fā)電。最好還具有重量檢出單元，該重量檢出單元檢出搭載重量；控制單元 根據(jù)重量檢出單元的輸出，進行再生發(fā)電。采用本發(fā)明后，因為根據(jù)曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)，判斷在下坡行駛狀態(tài)，所以能 夠與騎車人的體重及搭載物等無關(guān)，更加正確地判斷下坡行駛狀態(tài)，進行再生發(fā)電，給電池充電。這樣，可以獲得能夠維持舒適的行走性能，還能 夠減少電池的充電次數(shù)，延長每次充電后的行走距離等效果。


圖1是表示本發(fā)明的一種實施方式的方框電路圖。 圖2本發(fā)明的一種實施方式的流程圖。圖3是表示本發(fā)明的一種實施方式的電動輔助自行車的側(cè)視圖。 圖4是表示本發(fā)明的一種實施方式的行走驅(qū)動裝置的剖面圖。 圖5是表示本發(fā)明的一種實施方式的定子和可動環(huán)的凸輪嵌合部的剖 面圖。
具體實施方式
下面，參照圖1 圖5，詳細講述本發(fā)明的實施方式。首先，根據(jù)圖3，講述電動輔助自行車的整體結(jié)構(gòu)。1是車架，與設(shè)置在前部的前臉管2及設(shè)置在鞍座3的下方的座管4 連接，在連接車架1和座管4的連接部，安裝著安裝了腳踏板5的曲柄6， 和在該曲柄6作用下旋轉(zhuǎn)的行走驅(qū)動裝置7。8是安裝在所述前臉管2的上端的車把，9是安裝在所述前臉管2的下 端的前車輪，具有未圖示的內(nèi)置電動機的輪轂IO，在所述電動機的作用下， 前車輪9被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，構(gòu)成電動驅(qū)動機構(gòu)。11是后車輪，在后車輪11和所述行走驅(qū)動裝置7之間，設(shè)置著架設(shè)鏈 條12的鏈輪(未圖示)，通過鏈條12做媒介，將使用者踩踏所述腳踏板5 的力，從行走驅(qū)動裝置7傳遞給鏈輪，從而構(gòu)成使后車輪11旋轉(zhuǎn)的人力驅(qū) 動機構(gòu)。13是電池，裝卸自如地配置在所述車架1和后車輪11之間；14是控 制盒，設(shè)置在所述車架1和座管4的連接部，內(nèi)置成為控制單元的控制電 路，根據(jù)該控制電路的指令，從電池13向電動機供給電力，從而驅(qū)動電動 機。在以下的講述中，所謂"正轉(zhuǎn)方向"，是為了使電動輔助自行車前進而踩踏腳踏板5之際的旋轉(zhuǎn)方向；所謂"反轉(zhuǎn)方向"，是對"正轉(zhuǎn)方向"而言， 朝相反的方向的旋轉(zhuǎn)方向。圖4是在踏下腳踏板5后旋轉(zhuǎn)的曲柄6的曲柄軸15上構(gòu)成的所述行走驅(qū)動裝置7的剖面。行走驅(qū)動裝置7，由下述部件構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體16;鏈輪18，該鏈輪18在壓簧17的作用下，向該旋轉(zhuǎn)體16附加反轉(zhuǎn)方向趨勢的作 用力，隨著旋轉(zhuǎn)體16的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，通過鏈條12做媒介，使后車輪11旋 轉(zhuǎn)；力矩檢出單元19，該力矩檢出單元19根據(jù)旋轉(zhuǎn)體16和鏈輪18的相位 的偏移，檢出旋轉(zhuǎn)力矩；外殼20，該外殼20隔著鏈輪18，可以與旋轉(zhuǎn)體 16—體旋轉(zhuǎn)地配置。旋轉(zhuǎn)體16環(huán)狀形成，中心孔形成內(nèi)刃21。內(nèi)刃21與安裝在曲柄6的 曲柄軸15 —側(cè)的端部上的齒輪22嚙合，曲柄軸15與旋轉(zhuǎn)體16 —體旋轉(zhuǎn)。鏈輪18，對于曲柄軸15而言，被由軸承23旋轉(zhuǎn)自如地支持的安裝部 件24螺釘固定，周面的鏈輪部，從旋轉(zhuǎn)體16向外周側(cè)突出。力矩檢出單元19，由下述部件構(gòu)成環(huán)狀的定子25，該定子25被所 述安裝部件24固定；可動環(huán)26，該可動環(huán)26鑲嵌在上述定子25的外側(cè)， 在所述旋轉(zhuǎn)體16和鏈輪18的相位偏移的作用下，可以朝曲柄軸15的軸向 移動；傳感器27，該傳感器27檢出該可動環(huán)26的軸向移動量，向控制電 路發(fā)送信號。所述可動環(huán)26，可以用金屬制造，例如可以利用鋁或鋁合金形成。所 述可動環(huán)26，在彈簧28的作用下，被推到外殼20的一側(cè)。如圖5所示， 在所述可動環(huán)26中，形成隆起部29，在該隆起部29中，形成凸輪面30。 在所述定子25中，形成凸部31，該凸部31與可動環(huán)26的凸輪面30滑動 連接，由所述隆起部29和凸部31構(gòu)成凸輪部。如后文所述，旋轉(zhuǎn)體16和 鏈輪18產(chǎn)生相位偏移后，可動環(huán)26就一邊使其凸輪面30與定子25的成 凸部31滑動連接后旋轉(zhuǎn)， 一邊朝曲柄軸15的軸向移動。所述傳感器27，在可動環(huán)26的軸向移動范圍內(nèi)，包圍可動環(huán)26地配 置纏繞線圈(未圖示)，檢出可動環(huán)26軸向移動后纏繞線圈的阻抗的變化。 所述傳感器27，侵入可動環(huán)26的纏繞線圈的量越大，纏繞線圈的阻抗就越 大?？刂齐娐窓z出該阻抗的變化，根據(jù)其結(jié)果控制電動機。接著，根據(jù)圖l所示的方框圖，講述控制電路。32是所述前車輪9的輪轂10內(nèi)置的電動機，通過存放電電路33做媒 介，由所述電池13供給電力，利用該電力使前車輪9旋轉(zhuǎn)；或者利用前車 輪9的旋轉(zhuǎn)發(fā)電，通過所述存放電電路33做媒介，給電池13充電。以下， 將利用電池13供給的電力使前車輪9旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)稱作"非再生狀態(tài)"；將 利用前車輪9的旋轉(zhuǎn)進行再生發(fā)電后給電池13充電的狀態(tài)稱作"再生狀 態(tài)"。34是安裝在所述車把8附近的操作部上設(shè)置的電源開關(guān)，35是所述操 作部上設(shè)置的模式設(shè)定開關(guān)，可以選擇"標準"、"自動節(jié)約"中的某一個 運轉(zhuǎn)模式。所謂"標準"模式，是不進行再生發(fā)電的模式；而"自動節(jié)約" 模式，則是進行再生發(fā)電的模式。所述操作部，除了電源開關(guān)34和模式設(shè) 定開關(guān)35以外，還設(shè)置著控制成為前照燈的燈泡的點燈的點燈開關(guān)36、顯 示電池13的剩余量的電池剩余量顯示部37、顯示用所述模式設(shè)定開關(guān)35 選擇的運轉(zhuǎn)模式的模式顯示部38。39是制動檢出部，檢出給自行車制動后，將電動機32置于"再生狀態(tài)"， 給電池13充電。40是速度檢出部，根據(jù)所述電動機32的旋轉(zhuǎn)速度，檢出 自行車的行駛速度。41是力矩檢出部，具有所述傳感器27，檢出所述纏繞 線圈的阻抗的變化后，檢出施加給腳踏板5的踏板踏力。42是曲柄速度檢 出部，根據(jù)所述傳感器27的輸出波形，檢出曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)。43是控制裝置，輸入來自所述電源開關(guān)34、模式設(shè)定開關(guān)35、點燈開 關(guān)36、制動檢出部39、速度檢出部40、力矩檢出部41及曲柄速度檢出部 42的信號，控制充放電電路33、燈泡的明滅、電池剩余量顯示部37及模 式顯示部38。然后，騎車人踏下腳踏板5，開始行駛后，通過曲柄6做媒介，與腳踏 板5有聯(lián)系的旋轉(zhuǎn)體16就要旋轉(zhuǎn)，但是較大的阻力卻作用于與通過鏈條12 做媒介與后車輪11有聯(lián)系的鏈輪18。因此，旋轉(zhuǎn)體首先開始旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn) 體16和鏈輪18之間，壓簧17被壓縮，旋轉(zhuǎn)體16和鏈輪18之間產(chǎn)生相位差。旋轉(zhuǎn)體16的相位比鏈輪18超前時，可以和旋轉(zhuǎn)體16 —體旋轉(zhuǎn)而且可 以向曲柄軸15的軸向移動的可動環(huán)26，就使凸輪面30與定子25的凸部 31滑動連接，并且向侵入傳感器27的纏繞線圈的方向移動?？蓜迎h(huán)26侵 入后，纏繞線圈的阻抗變大。轉(zhuǎn)矩檢出部41檢出纏繞線圈的阻抗的變化， 控制裝置43根據(jù)該結(jié)果，控制電動機32的驅(qū)動，向人力產(chǎn)生的腳踏板踏 力添加電動機32的輔助動力后，使自行車行駛。接著，根據(jù)圖2所示的流程圖，講述"自動節(jié)約"模式的動作。首先， 判斷運轉(zhuǎn)模式是不是"自動節(jié)約"模式(步驟1)。運轉(zhuǎn)模式不是"自動節(jié) 約"模式時(即是"標準"模式時)，不利用
在本實施方式中，上述所謂"一定速度"，是能夠由再生獲得足夠的發(fā)電量的速度，具體地說指7km/h，將曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)的規(guī)定值，設(shè)定成比用該 行駛速度在平路上行駛之際的曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)稍低一點的轉(zhuǎn)數(shù)。曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)，用比以現(xiàn)在的行駛速度在平路上行駛之際的曲柄6的 轉(zhuǎn)數(shù)稍低一點的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，被判斷為用比踏下腳踏板5行駛的速度快 的速度行駛的狀態(tài)、即在下坡路上行駛的狀態(tài)等即使不踏下腳踏板5也能 行駛的狀態(tài)或進行制動狀態(tài)。這樣，在該狀態(tài)時，如步驟4以后所講述的 那樣，進行再生發(fā)電。由于根據(jù)曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)判斷下坡行駛狀態(tài)，所以與騎 車人的體重、搭載物等無關(guān)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更加正確地判斷下坡 行駛狀態(tài)。在步驟3中，自行車的行走速度是一定速度以下或曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)為所 定轉(zhuǎn)數(shù)以上時，移行到步驟2，不進行再生發(fā)電。在步驟3中，自行車的行 走速度是一定速度以上，而且曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)為所定轉(zhuǎn)數(shù)以下時，判斷是否 正在進行再生發(fā)電(步驟4)。在步驟4中，如果是沒有進行再生發(fā)電的狀態(tài)，就移行到步驟5，進行 再生發(fā)電，向電池充電。在步驟4中，如果是正在進行再生發(fā)電的狀態(tài)， 就移行到步驟6，判斷是否正在減速。在步驟6中，如果沒有減速，就移行 到步驟7，使再生發(fā)電量增加。再生發(fā)電量增加后，能夠增大行走距離，同 時還能加大制動量，從而可以抑制下坡中的速度的增加，獲得安全性和舒 適的行駛性。在步驟6中，如果正在減速，就移行到步驟8，判斷發(fā)電量是不是規(guī)定 的最低值以上。在步驟8中，如果發(fā)電量小于最低值，就移行到步驟2，停 止再生發(fā)電，進一步抑制減速減少；如果發(fā)電量是最低值以上，就移行到 步驟9，減少再生發(fā)電量。判斷正在利用再生發(fā)電的制動減速時，減少制動 量，從而可以抑獲得舒適的行駛性。此外，進行制動時，優(yōu)先進行利用制 動操作的再生發(fā)電，不停止根據(jù)圖2所示的流程圖的再生發(fā)電。此外，在本實施方式中，在步驟3中，判斷行走速度是不是一定速度。 但是也可以判斷是不是正在加速。另外，在步驟3中，將曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)的規(guī)定值設(shè)定成比用速度檢出部 檢出的行駛速度在平路上行駛之際的曲柄6的轉(zhuǎn)數(shù)低的轉(zhuǎn)數(shù)。但是，也可
以將該規(guī)定值設(shè)定成零或幾乎接近與零的值。所謂曲柄6幾乎不旋轉(zhuǎn)時，是進行制動時、在下坡路上行駛時或者以必要以上的速度行駛等時。這樣，由于采用檢出曲柄6幾乎不旋轉(zhuǎn)的情況(轉(zhuǎn)數(shù)是規(guī)定值以下的情況)，從而 與行駛速度無關(guān)地切換成再生發(fā)電的結(jié)構(gòu)，從而能夠使控制進一步減化。綜上所述，能夠切實進行再生發(fā)電，還能夠按照行走狀態(tài)控制發(fā)電量， 從而能夠在維持舒適的行駛性的同時，還獲得減少電池的充電次數(shù)、延長 每次充電的行駛距離等效果。如果是本領(lǐng)域技術(shù)人員，就顯然能夠在不違背本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)， 進行本發(fā)明的變形及變更，這種變形，包含在《權(quán)利要求書》記述的本發(fā) 明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、 一種電動輔助自行車，具備 利用人力驅(qū)動力的人力驅(qū)動機構(gòu)；和電動驅(qū)動機構(gòu)，該電動驅(qū)動機構(gòu)取得來自電池的電力供給，并以相應(yīng) 由轉(zhuǎn)矩檢出部所檢出的人力驅(qū)動機構(gòu)的人力轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值的驅(qū)動力來驅(qū) 動電動機，其特征在于還具備控制單元，該控制單元在所述人力驅(qū)動機構(gòu)的曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)為規(guī)定值以下時，在電動驅(qū)動機構(gòu)中進行再生發(fā)電，向電池充電。
2、 如權(quán)利要求1所述的電動輔助自行車，其特征在于所謂人力驅(qū) 動機構(gòu)的曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)的規(guī)定值，幾乎為零。
3、 如權(quán)利要求1所述的電動輔助自行車，其特征在于設(shè)置速度檢 出部，該速度檢出部檢出行駛速度；將所述曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)的規(guī)定值，設(shè)定成 為比用所述速度檢出部檢出的行駛速度在平路上行駛之際曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)低 的轉(zhuǎn)數(shù)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的電動輔助自行車，其特征在于所述控 制單元，控制再生發(fā)電量，以便使車速的變化量成為規(guī)定值以下。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的電動輔助自行車，其特征在于所述控 制單元進行如下控制車速的變化量越大，就使再生發(fā)電量越多。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的電動輔助自行車，其特征在于所述控 制單元，在車速成為一定速度以上時，進行再生發(fā)電。
全文摘要
提供能夠用簡單的結(jié)構(gòu)，切實進行向再生狀態(tài)的切換的電動輔助自行車。具備利用人力驅(qū)動力的人力驅(qū)動機構(gòu)和電動驅(qū)動機構(gòu)，該電動驅(qū)動機構(gòu)接收來自電池(13)的電力供給，用與轉(zhuǎn)矩檢出部(41)檢出人力驅(qū)動機構(gòu)的人力轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值對應(yīng)的驅(qū)動力驅(qū)動電動機(32)，在人力驅(qū)動機構(gòu)的曲柄(6)的轉(zhuǎn)數(shù)比用速度檢出部(40)檢出的行駛速度在平路上行走之際曲柄的轉(zhuǎn)數(shù)低的轉(zhuǎn)數(shù)時，在電動驅(qū)動機構(gòu)中進行再生發(fā)電。
文檔編號B62J99/00GK101121434SQ20071014101
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者島津?qū)⒉? 田中建明 申請人:三洋電機株式會社