特開 2024-115518 ペダルの作用力検出及びトランスファー機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115518

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】ペダルの作用力検出及びトランスファー機構

(51)【国際特許分類】

   B62M 3/08 20060101AFI20240819BHJP

   B62M 6/50 20100101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

B62M3/08 Z

B62M6/50

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024004378

(22)【出願日】2024-01-16

(31)【優先権主張番号】112105090

(32)【優先日】2023-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】506173385

【氏名又は名称】呉 長欣

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】呉 長欣

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ライダーの実際の運動状態をよりリアルタイムに感じ取ることができるペダルの作用力検出及び伝達機構を提供する。
【解決手段】作用力検出モジュール３０は第１の収容空間内１０１に設置される。回転軸２０はペダル本体１０を貫通し、表面は複数の環状収容エリア２１２及び複数のワイヤー用貫通孔を形成する。トランスファーワイヤーＷ２は回転軸２０の複数のワイヤー用貫通孔を通過する。絶縁ブッシング６０は回転軸２０に装着され、その表面は複数の環状絶縁エリア２１２を形成する。環状絶縁エリア２１２の表面に複数の導電性リング７０が装着され、複数の接触接続部５０はそれぞれ複数の導電性リング７０に当接する。ここで、作用力検出モジュール３０の信号線Ｗ３は複数の接触接続部５０に接続され、作用力検出モジュール３０の信号は接触接続部５０、導電性リング７０及びトランスファーワイヤーＷ２を通じて外部に伝送される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の収容空間、前記第１の収容空間に連通する第２の収容空間、前記第１の収容空間に配置する一対の第１のカバー、及び前記第２の収容空間に配置する一対の第２のカバーを含む、ペダル本体と、
前記第１の収容空間内に設置される作用力検出モジュールと、
前記ペダル本体の前記第２の収容空間を通過し、中空状態で複数のトランスファーワイヤーを収容し、表面には複数の環状収容エリア及び複数のワイヤー用貫通孔が凹状に形成される回転軸であって、前記複数のワイヤー用貫通孔がそれぞれ前記複数の環状収容エリアを通過して前記回転軸の内部に至り、前記複数のトランスファーワイヤーがそれぞれ前記複数のワイヤー用貫通孔を通過する、回転軸と、
前記回転軸に装着され、それぞれ前記複数の環状収容エリアを相対的に被覆る複数の環状絶縁エリアが表面には凹状に形成される、絶縁ブッシングと、
それぞれ前記複数の環状絶縁エリアの表面に装着され、前記複数のトランスファーワイヤーに対応してカップリングされる、複数の導電性リングと、
前記第２の収容空間内に設置され、それぞれ前記複数の導電性リングに当接する複数の接触接続部と、
を備え、
前記作用力検出モジュールの信号線は、前記第１の収容空間から前記第２の収容空間に延び、前記複数の接触接続部に接続されるため、前記作用力検出モジュールの信号は、前記接触接続部、前記導電性リング、および前記トランスファーワイヤーを順序に通じて外部に伝送される、
ことを特徴とする、ペダルの作用力検出及び伝達機構。

【請求項2】

さらに弾性支持ユニットを含み、
前記弾性支持ユニットは複数の支持プレートを有し、前記複数の支持プレートは前記第２のカバーに配置され、前記複数の接触接続部はそれぞれ前記複数の支持プレートに設置され、前記複数の支持プレートは対になり、互いに間隔を置いてベースプレート上に配置され、前記ベースプレートは前記第２のカバーに固定され、各支持プレートは傾斜面および弧状凹曲面を有し、前記接触接続部は摩擦接触部および一対の延伸固定部を含み、前記一対の延伸固定部はそれぞれ前記摩擦接触部の両端に接続され、各延伸固定部はそれぞれの支持プレートの傾斜面に当接し、前記摩擦接触部は前記弧状凹曲面に当接する、請求項１に記載のペダルの作用力検出及び伝達機構。

【請求項3】

前記回転軸は、検出軸部、ストップブロック、クランクコネクター、及びスクリューコネクターを含み、前記検出軸部は、前記スクリューコネクターと前記ストップブロックの間に位置し、前記クランクコネクターは前記ストップブロックの外側に位置し、前記スクリューコネクターは前記検出軸部の一端に位置し、前記複数の環状収容エリアは前記検出軸部に形成され、前記絶縁ブッシングの形状は、前記検出軸部の形状に対応する、請求項１に記載のペダルの作用力検出及び伝達機構。

【請求項4】

前記ペダル本体は、内側プレート、中仕切り、及び外側プレートを含み、前記中仕切りは前記内側プレートと前記外側プレートの間に位置し、前記第１の収容空間と前記第２の収容空間の間に位置し、前記内側プレートは組み立て孔を形成し、前記中仕切りは連通孔を形成し、前記回転軸は前記組み立て孔および前記連通孔を貫通する、請求項１に記載のペダルの作用力検出及び伝達機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はペダルの作用力検出及び伝達機構に関するものであり、特に、電動アシスト自転車のペダルに設置可能な作用力検出及び伝達機構に関する。このペダルは、ライダーの足の力の状態を検出し、電動アシスト自転車の制御モジュールに伝達し、リアルタイムでアシスト走行の電力を提供する。

【背景技術】

【0002】

電動アシスト自転車は、主に人力、補助として電力を使用する自転車である。ライダーのニーズに応じて補助電力を提供するためには、ライダーと自転車の間の情報通信媒体としてセンサーが必要である。

【0003】

現在の電動アシスト自転車には、センサーが二つのタイプに分かれており、一つは速度センサー、もう一つはトルクセンサーである。速度センサーの欠点は、坂道の傾斜度の変化によって生じるペダルの力の違いを判断しにくいことである。トルクセンサーは、ライダーのペダリングによって生じるトルク、すなわち足の力を感知し、適切なアシスト力を提供する。

【0004】

しかし、現在のトルクセンサーは通常、ホイール軸または中央配置モーターに設置されており、ライダーの足がペダルに加える力をリアルタイムで感知することができず、電動アシスト自転車がライダーの実際の運動状態に即時に反応することができない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする技術的課題は、既存技術の不足に対して、ペダルに統合されるペダルの作用力検出及び伝達機構を提供することであり、ライダーの実際の運動状態をよりリアルタイムに感じ取ることができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の技術問題を解決するため、本発明において採用される一つの技術的解決策は、ペダルの作用力検出及び伝達機構を提供することであり、これはペダル本体、作用力検出モジュール、回転軸、絶縁ブッシング、複数の導電性リング及び複数の接触接続部を含む。前記ペダル本体には第１の収容空間及び第２の収容空間が含まれ、第２の収容空間は第１の収容空間に通じている。前記作用力検出モジュールは第１の収容空間内に設置される。前記回転軸は前記ペダル本体の第２の収容空間を貫通し、中空状態で複数のトランスファーワイヤーを収容し、回転軸の表面には複数の環状収容エリア及び複数のワイヤー用貫通孔が形成されている。複数のワイヤー用貫通孔はそれぞれ複数の環状収容エリアを貫通し、回転軸の内部に至る。複数のトランスファーワイヤーはそれぞれ複数のワイヤー用貫通孔を通っている。前記絶縁ブッシングは前記回転軸に装着され、絶縁ブッシングの表面には複数の環状絶縁エリアが形成され、これら複数の環状絶縁エリアはそれぞれ対応する複数の環状収容エリアを被覆する。複数の導電性リングはそれぞれ複数の環状絶縁エリアの表面に設置され、複数のトランスファーワイヤーはそれぞれの導電性リングに対応して接続される。複数の接触接続部は第２の収容空間内に設置され、それぞれ複数の導電性リングに当接する。ここで、作用力検出モジュールの信号線は第１の収容空間から第２の収容空間に延伸し、複数の接触接続部に接続されている。これにより、作用力検出モジュールの信号は順番に接触接続部、導電性リング及びトランスファーワイヤーを通じて外部に伝送される。

【0007】

本発明の一つの有益な効果は、本発明により提供されるペダルの作用力検出及び伝達機構が、複数の接触接続部がそれぞれ複数の導電性リングに当接する構造配置を通じて、作用力検出モジュールの信号を順序に接触接続部、導電性リング、及びトランスファーワイヤーを通じて外部に伝達し、電動自転車の作用力のリアルタイム検出及び伝達機能を向上させることである。本発明は、作用力検出及び伝達機構をペダルに統合し、ライダーの実際の運動状態をよりリアルタイムに感じ取ることができる。

【0008】

本発明の特徴および技術的内容をさらに深く理解するために、以下に本発明に関する詳細な説明および図面を参照されたい。しかし、これらの説明および図面は本発明を例示するものであり、本発明の保護範囲を何ら限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のペダル総成の立体分解図である。

【図2】本発明のペダル総成のもう一つの立体分解図である。

【図3】本発明のペダル総成の断面図的分解図である。

【図4】本発明のペダル総成の立体的な部分組み立て図である。

【図5】本発明のペダル総成の組み立て断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１から図５に示されるように、本発明の実施例はペダルの作用力検出及び伝達機構、またはペダルアセンブリと呼ばれるものを提供し、これはペダル本体１０、回転軸２０、作用力検出モジュール３０、複数の接触接続部５０、絶縁ブッシング６０、及び複数の導電性リング７０を含む。

【0011】

ペダル本体１０は、第１の収容空間１０１及び第２の収容空間１０２を含む。第２の収容空間１０２は第１の収容空間１０１に連通している。具体的には、ペダル本体１０は方形のフレーム状であり、仕切り１３、内側プレート１５、外側プレート１６、及び中仕切り１７を含む。ペダル本体１０はまた、一対の第１のカバー１１及び一対の第２のカバー１２を含み、前記一対の第１のカバー１１は第１の収容空間１０１に被せられ、一対の第２のカバー１２は第２の収容空間１０２に被せられる。仕切り１３は内側プレート１５と外側プレート１６の間に位置し、第１の収容空間１０１と第２の収容空間１０２の間に位置する。言い換えれば、仕切り１３はペダル本体１０の内部空間を第１の収容空間１０１と第２の収容空間１０２に分割する。内側プレート１５は一組の組み立て孔１５０を形成し、仕切り１３は連通孔１３０を形成する。回転軸２０は組み立て孔１５０と連通孔１３０を通っている。

【0012】

作用力検出モジュール３０は第１の収容空間１０１内に設置され、本実施形態のペダル本体１０には二つの作用力検出モジュール３０が設けられている。ペダル本体１０の第１の収容空間１０１は中仕切り１７によって二つに分割され、それぞれに作用力検出モジュール３０が配置される。本実施形態では、各作用力検出モジュール３０は、プレッシャープレート３１及び作用力センサー３３を含む。プレッシャープレート３１は踏まれる外力を受け、作用力センサー３３に力を加え、信号を発生させる。具体的には、プレッシャープレート３１にはフレキシブルプレッシャー部３１２があり、これが作用力センサー３３に当接する。ここで、作用力検出モジュール３０は、ひずみ型センサー、静電センサー、圧力センサー、または圧電センサーであり、受けた力の大きさに応じて異なる強度の信号に変換される。ただし、本発明はこれに限定されない。

【0013】

回転軸２０はペダル本体１０の第２の収容空間１０２を通っている。回転軸２０は中空で、複数のトランスファーワイヤーＷ２を収容している。回転軸２０の表面には複数の環状収容エリア２１２が形成され、多くのワイヤー用貫通孔２１２０があり、これらのワイヤー用貫通孔２１２０はそれぞれ複数の環状収容エリア２１２を貫通して回転軸２０の内部に至る。トランスファーワイヤーＷ２はそれぞれ複数のワイヤー用貫通孔２１２０を通っている。

【0014】

具体的には、回転軸２０は、検出軸部２１、ストップブロック２２、クランクコネクター２５、及びスクリューコネクター２３を含む。検出軸部２１はスクリューコネクター２３とストップブロック２２の間に位置する。クランクコネクター２５はストップブロック２２の外側に位置し、自転車のクランク９０（図５参照）にネジで接続されるために使用される。スクリューコネクター２３は検出軸部２１の一端に位置し、ナット２７（図３参照）に合わせて回転軸２０をペダル本体１０内に回転可能に設置するために使用される。回転軸２０がペダル本体１０内でスムーズに動作するように、軸受け（図示略）を設置することができる。複数の環状収容エリア２１２は検出軸部２１に形成される。

【0015】

具体的には、トランスファーワイヤーＷ２の一端は回転軸２０のクランクコネクター２５から出ており、クランク９０を通じて自転車の後輪軸９１を通過し、電動自転車の制御モジュールに接続される。トランスファーワイヤーＷ２の他の端は複数のワイヤー用貫通孔２１２０を通っている。

【0016】

回転軸２０は通常、金属製で導電性がある。本実施形態の特徴の一つは、絶縁ブッシング６０の提供である。絶縁ブッシング６０は絶縁材料で作られ、薄膜状である。絶縁ブッシング６０の形状は検出軸部２１の形状に対応している。絶縁ブッシング６０は回転軸２０に被せられ、絶縁ブッシング６０の表面には複数の環状絶縁エリア６２が形成されており、これら複数の環状絶縁エリア６２は対応する複数の環状収容エリア２１２を包み込む。

【0017】

複数の導電性リング７０はそれぞれ複数の環状絶縁エリア６２の表面に装着され、複数のトランスファーワイヤーＷ２はそれぞれの導電性リング７０に対応してカップリングされる。例えば、導電性リング７０の内側にはんだ付けされることもあり、またはトランスファーワイヤーＷ２の芯部（図略）が環状絶縁エリア６２の表面に巻かれ、導電性リング７０によって芯部を囲んで電気的接続を実現する。

【0018】

複数の接触接続部５０は第２の収容空間１０２内に設置され、それぞれの接触接続部５０は複数の導電性リング７０に当接する。接触接続部５０は、好ましくは弾力性が高く耐摩耗性のある金属で作られ、導電ブラシのような機能を果たす。本実施形態では、接触接続部５０と導電性リング７０が持続的に接触し、ペダル総成がクランクに対して回転する過程で、トランスファーワイヤーＷ２が影響を受けず、ねじれないようにする。

【0019】

本実施形態は、複数の接触接続部５０が複数の導電性リング７０に確実に接触するために、弾力的な支持力を提供する。本実施形態には、弾性支持ユニット８０も含まれ、これには複数の支持プレート８３があり、好ましくは弾力性のある絶縁材料、例えばプラスチックで作られる。複数の支持プレート８３は第２のカバー１２上に設置され、複数の接触接続部５０はそれぞれの支持プレート８３上に設置される。

【0020】

具体的には、複数の支持プレート８３は対になって底板８１上に間隔を空けて設置され、底板８１は第２のカバー１２に固定される。支持プレート８３の外形は接触接続部５０の外形に合わせている。各支持プレート８３には斜面８３１と弧状凹曲面８３２がある。しかし、本発明はこれに限定されず、弾性支持ユニット８０は一体成型であり得る。すなわち、２つの相対する支持体を形成し、支持体の外斜面には複数の凹陷状の斜面が形成され、それぞれが接触接続部５０の延伸固定部５１を収容するために使用される。

【0021】

接触接続部５０は摩擦接触部５２と一対の延伸固定部５１を含む。摩擦接触部５２はおおよそ半円形であり、一対の延伸固定部５１は摩擦接触部５２の両端にそれぞれ接続される。各延伸固定部５１は支持プレート８３の斜面８３１に当接し、摩擦接触部５２は支持プレート８３の弧状凹曲面８３２に当接する。

【0022】

しかし、本発明はこれに限定されず、例えば接触接続部はモーターの炭素ブラシのようなものであり、圧縮ばねを使用して接触接続部が弾力的に持続的に導電性リング７０に当接するようにすることもできる。

【0023】

本発明は上述の構造配置を通じて、作用力検出モジュール３０の信号線Ｗ３が第１の収容空間１０１から第２の収容空間１０２に延び、複数の接触接続部５０に接続されることで、作用力検出モジュールの信号が順次接触接続部、導電性リング７０、トランスファーワイヤーＷ２を通じて外部に伝送される。

【0024】

補足説明として、本発明の実施形態には２組の作用力検出モジュール３０、２組の接触接続部５０が設置されているが、その数は１組であってもよい。例えば、ストラップ式ペダルやカートリッジ式ペダルに適用される場合など。さらに、本実施形態の導電性リングの数は図示例に限定されず、３つ以上の数になることもある。また、自転車の後輪軸も、本案で述べられた接触接続部と弾性支持ユニットの類似構造を適用することができる。

【0025】

本実施形態のペダルの作用力検出及び伝達機構は、照明素子１８、例えばＬＥＤライトパネルを含むこともできる。照明素子１８はペダル本体１０の側面に設置される。本実施形態の配線方法を通じて、照明素子１８の電源線（図略）は作用力検出モジュール３０の信号線Ｗ３の方式に従って、第２の収容空間１０２を通過し、接触接続部５０に接触し、導電性リング７０に電気的に接続され、トランスファーワイヤーＷ２から持続的な電力を得ることができる。

【0026】

［本実施形態の発明による有益の効果］
本発明の一つの有益な効果は、本発明により提供されるペダルの作用力検出及び伝達機構が、複数の接触接続部がそれぞれ複数の導電性リングに当接する構造配置を通じて、作用力検出モジュールの信号を順序良く接触接続部、導電性リング、及びトランスファーワイヤーを通じて外部に伝達し、電動自転車の作用力のリアルタイム検出及び伝達機能を向上させることである。本発明は、作用力検出及び伝達機構をペダルに統合し、ライダーの実際の運動状態をよりリアルタイムに感じ取ることができる。

【0027】

以上に開示された内容は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。そのため、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0028】

１０ ペダル本体
１０１ 第１の収容空間
１０２ 第２の収容空間
１１ 第１のカバー
１２ 第２のカバー
１３ 仕切り
１３０ 連通孔
１５ 内側プレート
１５０ 組み立て孔
１６ 外側プレート
１７ 中仕切り
１８ 照明素子
２０ 回転軸
２１ 検出軸
２１２ 環状収容エリア
２１２０ ワイヤー用貫通孔
２２ ストップブロック
２３ スクリューコネクター
２５ クランクコネクター
２７ ナット
Ｗ２ トランスファーワイヤー
３０ 作用力検出モジュール
３１ プレッシャープレート
３１２ フレキシブルプレッシャー部
３３ 作用力センサー
Ｗ３ 信号線
５０ 接触接続部
５１ 延伸固定部
５２ 摩擦接触部
６０ 絶縁ブッシング
６２ 環状絶縁エリア
７０ 導電性リング
８０ 弾性支持ユニット
８１ ベースプレート
８３ 支持プレート
８３１ 傾斜面
８３２ 弧状凹曲面
９０ クランク
９１ 後輪軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】