(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーション検出器と、トルク変換器と、第１ワイヤレス送受信ユニットと、第２ワイヤレス送受信ユニットと、制御ユニットとを備える自転車用センターマウント制御システムであって、
前記トーション検出器は、自転車のクランク軸に外嵌され、当該クランク軸上のトルク信号を検出して前記トルク変換器に送信するように構成され、
前記トルク変換器は、前記トーション検出器に固定接続され、前記トーション検出器から送信された前記トルク信号を感知して前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成され、
前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、前記トルク変換器に電気接続され、前記トルク信号を受信して前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成され、
前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、前記トルク信号を受信して前記制御ユニットに送信するように構成され、
前記制御ユニットは、前記トルク信号を受信して処理すると共に、前記処理されたトルク信号に基づいて前記自転車の電気モータを制御するように構成され、
前記自転車の第１クラッチが前記クランク軸に外嵌され、前記トーション検出器の、チェーンホイール寄りの一端部に固定接続され、前記自転車の第１クラッチには、自転車のチェーンを取り付けるように構成された前記チェーンホイールが固定接続され、
前記第１ワイヤレス送受信ユニットに電気接続されるバッテリ監視及び保護ユニットを更に備え、前記バッテリ監視及び保護ユニットは、収集された前記自転車の電気供給バッテリの電気信号パラメータを前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信し、前記第１ワイヤレス送受信ユニットから受信した制御指令に基づいて前記電気供給バッテリを制御するように構成され、
前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、更に、受信した電気信号パラメータを前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信し、第３ワイヤレス送受信ユニットから受信した制御指令を前記バッテリ監視及び保護ユニットに送信するように構成され、
前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、更に、前記受信した電気信号パラメータを前記制御ユニットに送信するように構成され、
前記第３ワイヤレス送受信ユニットは、上位コンピュータから受信した前記制御指令を前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成され、
前記制御ユニットは、更に、前記電気信号パラメータを受け取るように構成され、
前記上位コンピュータは、更に、前記電気信号パラメータに基づいて対応の制御指令を生成して前記第３ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成され、
前記バッテリ監視及び保護ユニットは、前記第１ワイヤレス送受信ユニットと前記第３ワイヤレス送受信ユニットを介して前記上位コンピュータと通信して前記上位コンピュータの管理命令を受ける、センターマウント制御システム。
【請求項２】
前記トーション検出器の、前記チェーンホイールから離れた一端部は第１スプラインを介して前記クランク軸に接続され、前記トーション検出器の前記チェーンホイール寄りの一端部は第２スプラインを介して前記第１クラッチに接続されている、請求項１に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項３】
前記チェーンホイールの回転速度信号と回転方向信号とを検出して前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成された速度及び方向検出ユニットを更に備え、
前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、更に、前記回転速度信号と前記回転方向信号を受信して前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成され、
前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、更に、前記回転速度信号と前記回転方向信号を受信して前記制御ユニットに送信するように構成され、
前記制御ユニットは、更に、前記回転速度信号と前記回転方向信号を受信して処理し、前記処理されたトルク信号、前記処理された回転速度信号及び前記処理された回転方向信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成されている、請求項１に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項４】
磁気リングを更に備え、前記速度及び方向検出ユニットはホールセンサであり、当該ホールセンサは、二つのホールチップとこれらのチップのための周辺回路とを有し、
前記ホールセンサは、前記磁気リングの磁気信号を検出し、当該磁気信号に基づいて回転速度信号を取得して出力し、検出された二つの磁気信号間の位相差に基づいて前記チェーンホイールの回転方向信号を取得して出力するように構成されている、請求項３に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項５】
前記クランク軸と前記トーション検出器と前記第１クラッチとに電力供給するように構成されたワイヤレス電力供給ユニットと、外側リングと、前記外側リング内に挿設されているとともに前記外側リングに対して回転可能に構成された内側リングとを更に備え、
前記ワイヤレス電力供給ユニットは、内側コイルと外側コイルを有し、
前記内側リングは、前記トーション検出器に外嵌され、前記トーション検出器と共に回転可能であり、
前記内側リングの外面には二つの第１環状溝が設けられ、前記外側リングの内面には、前記第１環状溝に対応する位置において二つの第２環状溝が設けられ、
前記内側コイルは、一方の前記第１環状溝内に配置され、前記外側コイルは、それと対応する一方の前記第２環状溝内に配置され、
前記磁気リングは、他方の前記第１環状溝内に配置され、前記速度及び方向検出ユニットは、他方の前記第２環状溝に配置されている、請求項４に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項６】
前記自転車のボトムブラケット内に取り付けられた第１ハウジングを更に備え、
前記トーション検出器と、前記トルク変換器と、前記速度及び方向検出ユニットと、前記第１クラッチと、前記第１ワイヤレス送受信ユニットと、前記内側リングと、前記外側リングと、前記ワイヤレス電力供給ユニットとは、前記第１ハウジング内に配置され、
前記外側リングは前記第１ハウジングに固定接続され、前記第１ワイヤレス送受信ユニットは前記内側リングの外側面に固定され、
前記クランク軸の中間部分は前記第１ハウジングに挿入され、前記クランク軸の二つの端部は前記第１ハウジングから露出している、請求項５に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項７】
前記第１ハウジングの、前記チェーンホイールから離れた一端部にシールリングが設けられ、前記クランク軸の前記中間部分のうち、前記チェーンホイールから離れた一端部は、第１ベアリングを介して前記シールリングに接続され、前記クランク軸の他端部は前記チェーンホイールに固定接続されている、請求項６に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項８】
伝動機構を更に備え、
前記伝動機構は、伝動軸と、前記伝動軸に外嵌された第２クラッチとを有し、
前記電気モータのモータ軸は、前記第２クラッチ上のギアに噛合うように構成され、前記伝動軸の一端部は前記電気モータに挿設され、前記伝動軸の他端部は前記第１ハウジングに設けられた貫通穴を介して前記第１クラッチ上のギアと噛合うように構成されている、請求項７に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項９】
前記第１ハウジングの下方に固定接続された第２ハウジングを更に備え、
前記電気モータと、前記制御ユニットと、前記伝動機構と、前記第２ワイヤレス送受信ユニットとは、前記第２ハウジング内に配置され、
前記電気モータは、前記クランク軸の下方に取り付けられ、
前記伝動軸の他端部は、前記第２ハウジングに設けられた貫通穴を介して前記第１クラッチ上の前記ギアと噛合うように構成されている、請求項８に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１０】
前記第１クラッチ上の前記ギアはプラスチック製ギアである、請求項９に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１１】
前記第２ハウジングに配置された少なくとも１つの車両インターネットインターフェースを更に備える、請求項９に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１２】
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとは、一つの密閉されたハウジングを形成する、請求項９に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１３】
前記自転車のボトムブラケット内に取り付けられた第１ハウジングを更に備え、
前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、前記第１ハウジング内に取付けられ且つ前記トルク変換器に対応する第１ワイヤレス送受信器と、前記バッテリ監視及び保護ユニットに対応する第２ワイヤレス送受信器とを有し、
前記センターマウント制御システムは、その内部に前記自転車の前記電気供給バッテリと、前記バッテリ監視及び保護ユニットと前記第２ワイヤレス送受信器とが配置された第３ハウジングを更に備え、又は、前記センターマウント制御システムは、その内部に前記バッテリ監視及び保護ユニットと、前記第２ワイヤレス送受信器とが配置された第３ハウジングを更に備え、前記第３ハウジングは、前記自転車の前記電気供給バッテリのためのバッテリボックスに固定接続されている、請求項１に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１４】
前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、整流及び整圧ユニットと、第１信号処理ユニットと、無線周波送信ユニットとを有し、前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、電気供給モジュールと、無線周波受信ユニットとを有し、
前記整流及び整圧ユニットと前記第１信号処理ユニットとは、受信した信号を処理して前記無線周波送信ユニットに送信するように構成され、
前記無線周波送信ユニットは、受信した信号を前記無線周波受信ユニットに送信するように構成され、
前記無線周波受信ユニットは、受信した信号を前記制御ユニットに送信するように構成されている、請求項１に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１５】
前記制御ユニットは、前記無線周波送信ユニットから送信された信号を受信して処理し、前記処理された信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成された電気モータコントローラを有し、
又は、
前記制御ユニットは、電気モータコントローラと主コントローラとを有し、前記主コントローラは、前記無線周波送信ユニットから信号を受信して処理し、前記処理された信号を前記電気モータコントローラに送信するように構成され、前記電気モータコントローラは前記処理された信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成され、
又は、
前記制御ユニットは、電気モータコントローラと前記第２ワイヤレス送受信ユニット内に設けられた第２信号処理ユニットとを有し、前記第２信号処理ユニットは、前記無線周波送信ユニットから送信された信号を受信して処理し、前記処理された信号を前記電気モータコントローラに送信するように構成され、前記電気モータコントローラは前記処理された信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成され、
又は、
前記制御ユニットは、電気モータコントローラと、主コントローラと、前記第２ワイヤレス送受信ユニット内に設けられた第２信号処理ユニットとを有し、前記第２信号処理ユニットは、前記無線周波送信ユニットから送られた信号を受信して一次処理し、前記一次処理された信号を前記主コントローラに送信するように構成され、前記主コントローラは、前記一次処理された信号を受信して二次処理し、前記二次処理された信号を前記電気モータコントローラに送信するように構成され、前記電気モータコントローラは前記二次処理された信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成されている、請求項１４に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１６】
前記制御ユニットに接続されているマンマシンインタラクションユニットを更に備え、前記マンマシンインタラクションユニットは、ユーザによって入力された情報を受け取って前記制御ユニットに送信し、前記制御ユニットから送信された情報を受け取って表示するように構成されている、請求項１に記載のセンターマウント制御システム。
【請求項１７】
前記トーション検出器はトーションスリーブであり、前記トーションスリーブは前記クランク軸に外嵌されている、請求項１に記載のセンターマウント制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、パワーアシスト自転車の運転の技術分野に属し、特に、ゼロ速度スタートを実現可能な自転車用センターマウント制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の電動自転車の大半は、ホイールハブモータによって駆動されている。ホイールハブ駆動方式では、自転車の前輪又は後輪に電気モータが取り付けられているため、自転車全体の重心が前方又は後方に偏って、普通の乗車に適合しないほか、自転車の速度は回転ハンドルによって完全に制御されるために交通上の危険性が大きく潜在している。また、そのようなホイールハブ式の機械構造によって組み付け、検査および修理の困難性が増大する。その結果、電動自転車の利用コストと故障率の実質的な増大につながる。センターマウント制御システムは、自転車の前輪又は後輪から電気モータを解放することを意味し、従来のホイールハブモータの代わりに高速ブラシレス直流モータを使用している。当該高速ブラシレス直流モータは自転車のクランク軸に取り付けられる。当該センターマウント制御システムは、自転車全体の正常運転を制御するために電気モータ制御と速度検出（又はトルク検出）とを統合し、パワーアシスト自転車のコアコンポーネントとなっている。センターマウント制御システムを使用することによって、従来の電動自転車の欠点を克服することができ、極めて優れた乗車効果を有するので、電動自転車の開発傾向に沿うものとして期待されている。
【０００３】
また、市販されているパワーアシスト自転車用のセンターマウント制御システムの大半は、フィードバック速度（すなわち、ライダーによって踏み込まれる足用ペダルの速度）の大きさによって電気モータの駆動力を制御する速度変換器を使用している。電気モータによって出力される駆動力は速度に比例し、それによってパワーアシストを実現する。しかしながら、速度検出に基づくセンターマウントシステムは、普通の路面ではある程度のパワーアシスト効果を有するものの、逆風走行する場合や、上り坂走行する場合等の高抵抗で高負荷の道路条件下では、走行速度が抑々低く、電気モータによって出力される駆動力が小さいため、パワーアシスト効果を実現することができず、走行効果は悪い。それ故、速度検出に基づくセンターマウント制御システムは主流市場によっては受け入れ難い。従って、最善の解決手段は、トルク変換器を使用することにあり、足用ペダルを踏み込む力をフィードバックすることによって、電動モータの駆動力を制御することであって、トルクが大きければ大きいほど駆動力が大きくなるようにすることである。
【０００４】
しかしながら、従来のトルク検出では、人力を偏移角度に変換して、二つの磁石リングをずらして配置し、相対的に移動した角度をホールセンサによって検出することによって、足用ペダルを踏み込むトルクを検出するようにしている。しかし、前記磁気リングとホールセンサによるトルク検出のためには、機械構造が複雑であり、必要とされる取り付け精度が非常に高い。そのため、たとえば、自転車の転倒によって測定エラーが生じがちである。更に、トルク検出に基づく従来のセンターマウントシステムには以下の問題があった。１．トルク変換器はクランク軸に直接取り付けられている。例えば、中国特許出願第２０１０１０５４８５１０．４号（特許文献１）には自転車のクランク軸に取り付けたトルクセンサシステムが記載されている。このシステムにおいて、左足ペダルが強く踏み込まれた時のトルクの伝動プロセスは、左足ペダルからクランク軸、トルク変換器、そしてその後チェーンホイールへである。即ち、トルク変換器はチェーンホイールが回転する前にトルクを検出することができ、それによって、人力運転をアシストするために電気モータをタイムリーに駆動することができる。ところが、力が右足ペダルに加えられる場合は、トルクの伝動はその右足ペダルからクランク軸、そして、チェーンホイールへと行われるため、チェーンホイールが既に回転している時には、トルク変換器はトルクを検出することができない。その結果、電気モータが駆動されない。既存の解決方法では、自転車が起動された後に、ソフトウエアによって左側トルクと右側トルクをシュミレーションすることにすぎないため、既存のトルク電動方法ではゼロ速度スタートを実現することができず、それによって乗車感が劣る。また、多くの人は右足で自転車を発進するのに慣れているため、上述した分析に依れば、そのような解決方法には利点がほぼ無いといえる。２．電気モータは、チェーンホイールに接続される減速ギア機構を介して直接減速されている。そのため、ライダーの足用ペダルの踏み込み速度が電気モータの速度よりも高い場合、その人力によって電気モータが回転駆動される可能性がある。その結果、人体に対する負荷が増大する。特に、前記センターマウントシステムの動力源が閉じられている時は、ライダーは、乗車中、電気モータの回転負荷を受けることがあるため、普通の自転車に乗るよりも労力を要するものとなる。３．既存のセンターマウントシステムの信号処理方法では、検出されたトルク信号は、通常、単純な信号処理を受けた後すべてコントローラに送られるようになっている。そのため、センターマウントシステムのコントローラに対する依存度がある程度増大すると共に、コントローラの機能への要求が高まる。その結果、コントローラの選択可能な範囲が縮小すると共に、センターマウントシステムの通用性が低下する。４．既存のセンターマウントシステムは、ホールセンサを使用してチェーンホイールの回転速度信号のみを検出するものであって、チェーンホイールの回転速度と回転方向との二重制御を実現することはできない。従って、電気モータの制御をうまくアシストすることができず、更に、誤作動や自転車の飛び出し等の危険事象を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】中国特許出願第２０１０１０５４８５１０．４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、ゼロ速度スタートを実現可能で、乗車感が良好で、また、種々の道路条件に対応可能で、低速運転と高速運転との両方において良好なパワーアシスト効果を得ることが可能なワイヤレストルク検出に基づくセンターマウントシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するためには、本発明は、以下の技術的特徴を提供する。自転車用センターマウント制御システムは、トーション検出器と、トルク変換器と、第１ワイヤレス送受信ユニットと、第２ワイヤレス送受信ユニットと、制御ユニットとを備える。前記トーション検出器は、自転車のクランク軸に外嵌され、当該クランク軸上のトルク信号を検出して前記トルク変換器に送信するように構成されている。前記トルク変換器は、前記トーション検出器に固定接続され、前記トーション検出器から送信された前記トルク信号を感知して前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、前記トルク変換器に電気接続され、前記トルク信号を受信して前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、前記トルク信号を受信して前記制御ユニットに送信するように構成されている。前記制御ユニットは、前記トルク信号を受信して処理し、前記処理されたトルク信号に基づいて自転車の電気モータを制御するように構成されている。第１クラッチが前記クランク軸に外嵌され、前記トーション検出器の、チェーンホイールの近傍の一端部に固定接続され、前記自転車の第１クラッチは自転車のチェーンを取り付けるように構成された前記チェーンホイールに固定接続されている。
【０００８】
好ましくは、前記トーション検出器の、前記チェーンホイールから離れた一端部は、第１スプラインを介して前記クランク軸に接続され、前記トーション検出器の前記チェーンホイール寄りの一端部は第２スプラインを介して前記第１クラッチに接続されている。
【０００９】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記チェーンホイールの回転速度信号と回転方向信号とを検出して前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成された速度及び方向検出ユニットを更に備える。前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、更に、前記回転速度信号と回転方向信号を受信して前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、更に、前記回転速度信号と回転方向信号を受信して前記制御ユニットに送信するように構成されている。前記制御ユニットは、更に、前記回転速度信号と回転方向信号を受信して処理し、前記処理されたトルク信号、前記処理された回転速度信号及び前記処理された回転方向信号に基づいて、前記電気モータを制御するように構成されている。
【００１０】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、磁気リングを更に備え、前記速度及び方向検出ユニットはホールセンサであり、当該ホールセンサは、二つのホールチップとこれらのチップのための周辺回路とを有する。前記ホールセンサは、前記磁気リングの磁気信号を検出し、前記磁気信号に基づいて回転速度信号を取得して出力し、検出された二つの磁気信号間の位相差に基づいて前記チェーンホイールの回転方向信号を取得して出力するように構成されている。
【００１１】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記クランク軸と前記トーション検出器と前記第１クラッチとに電力供給するように構成されたワイヤレス電力供給ユニットと、外側リングと、前記外側リングに挿設されていると共に前記外側リングに対して回転可能に構成された内側リングとを更に備える。前記ワイヤレス電力供給ユニットは、内側コイルと外側コイルを有する。前記内側リングは、前記トーション検出器に外嵌され、前記トーション検出器と共に回転可能である。前記内側リングの外面には二つの第１環状溝が設けられ、前記外側リングの内面には、前記第１環状溝に対応する位置において二つの第２環状溝が設けられている。前記内側コイルは、一方の前記第１環状溝内に配置され、前記外側コイルは、それと対応する一方の前記第２環状溝内に配置されている。前記磁気リングは、他方の前記第１環状溝内に配置され、前記速度及び方向検出ユニットは他方の前記第２環状溝に配置されている。
【００１２】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記自転車のボトムブラケット内に取り付けられた第１ハウジングを更に備える。前記トーション検出器と、前記トルク変換器と、前記速度及び方向検出ユニットと、前記第１クラッチと、前記第１ワイヤレス送受信ユニットと、前記内側リングと、前記外側リングと、前記ワイヤレス電力供給ユニットとは、前記第１ハウジング内に配置されている。前記外側リングは前記第１ハウジングに固定接続され、前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、前記内側リングの外側面に固定されている。前記クランク軸の中間部分は前記第１ハウジングに挿入され、前記クランク軸の二つの端部は前記第１ハウジングから露出している。
【００１３】
好ましくは、前記第１ハウジングの、前記チェーンホイールから離れた一端部にシールリングが設けられ、前記クランク軸の前記中間部分のうち、前記チェーンホイールから離れた一端部は、第１ベアリングを介して前記シールリングに接続され、前記クランク軸の前記中間部の他端部は前記チェーンホイールに固定接続されている。
【００１４】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、伝動機構を更に備える。前記伝動機構は、伝動軸と、前記伝動軸に外嵌された第２クラッチとを有する。前記電気モータのモータ軸は、前記第２クラッチ上のギアに噛合うように構成され、前記伝動軸の一端部は前記電気モータに挿設され、前記伝動軸の他端部は前記第１ハウジングに設けられた貫通穴を介して前記第１クラッチ上の前記ギアと噛合うように構成されている。
【００１５】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記第１ハウジングの下方に固定接続された第２ハウジングを更に備える。前記電気モータと、前記制御ユニットと、前記伝動機構と、前記第２ワイヤレス送受信ユニットとは、前記第２ハウジング内に配置されている。前記伝動軸の他端部は前記第２ハウジングに設けられた貫通穴を介して前記第１クラッチ上の前記ギアと噛合うように構成されている。
【００１６】
好ましくは、前記ギアはプラスチック製ギアである。
【００１７】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記第２ハウジングに配置された少なくとも１つの車両インターネットインターフェースを更に備える。
【００１８】
好ましくは、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとは、一つの密閉されたハウジングを形成する。
【００１９】
好ましくは、センターマウント制御システムは、前記第１ワイヤレス送受信ユニットに電気接続されるバッテリ監視及び保護ユニットを備え、前記バッテリ監視及び保護ユニットは、収集された前記自転車の電気供給バッテリの電気信号パラメータを前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信し、前記第１ワイヤレス送受信ユニットから受信した制御指令に基づいて前記電気供給バッテリを制御するように構成されている。前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、更に、受信した電気信号パラメータを前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信し、前記第２ワイヤレス送受信ユニットから受信した制御指令を前記バッテリ監視及び保護ユニットに送信するように構成されている。前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、更に、受信した前記電気信号パラメータを前記制御ユニットに送信し、前記受信した制御指令を前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。前記制御ユニットは、更に、前記電気信号パラメータを受信し、前記電気信号パラメータに基づいて対応の制御指令を生成して前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。
【００２０】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記第１ワイヤレス送受信ユニットに電気接続されるバッテリ監視及び保護ユニットを更に備える。前記自転車の電気供給バッテリの収集された電気信号パラメータを前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信し、前記第１ワイヤレス送受信ユニットから受信した制御指令に基づいて前記電気供給バッテリを制御するように構成されている。前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、更に、受信した電気信号パラメータを前記第２ワイヤレス送受信ユニットに送信し、第３ワイヤレス送受信ユニットから受信した制御指令を前記バッテリ監視及び保護ユニットに送信するように構成されている。前記第３ワイヤレス送受信ユニットは、上位コンピュータから受信した前記制御指令を前記第１ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。前記制御ユニットは、更に、前記電気信号パラメータを受け取るように構成されている。前記上位コンピュータは、更に、前記電気信号パラメータに基づいて対応の制御指令を生成して前記第３ワイヤレス送受信ユニットに送信するように構成されている。
【００２１】
好ましくは、前記自転車のボトムブラケット内に取り付けられた第１ハウジングを更に備え、前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、前記第１ハウジング内に取付けられ且つ前記トルク変換器に対応する第１ワイヤレス送受信器と、前記バッテリ監視及び保護ユニットに対応する第２ワイヤレス送受信器とを有する。前記センターマウント制御システムは、その内部に自転車の前記電気供給バッテリと、前記バッテリ監視及び保護ユニットと前記第２ワイヤレス送受信器とが配置された第３ハウジングとを更に備え、又は、前記センターマウント制御システムは、その内部に前記バッテリ監視及び保護ユニットと、前記第２ワイヤレス送受信器が配置された第３ハウジングとを更に備え、前記第３ハウジングは、前記自転車の前記電気供給バッテリのためのバッテリボックスに固定接続されている。
【００２２】
好ましくは、前記第１ワイヤレス送受信ユニットは、整流及び整圧ユニットと、第１信号処理ユニットと、無線周波送信ユニットとを有し、前記第２ワイヤレス送受信ユニットは、電気供給モジュールと、無線周波受信ユニットとを有する。前記整流及び整圧ユニットと前記第１信号処理ユニットとは、受信した信号を処理して前記無線周波送信ユニットに送るように構成されている。前記無線周波送信ユニットは、受信した信号を前記無線周波受信ユニットに送信するように構成されている。前記無線周波受信ユニットは、受信した信号を前記制御ユニットに送信するように構成されている。
【００２３】
好ましくは、前記制御ユニットは、前記無線周波送信ユニットから送信された信号を受信して処理し、前記処理された信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成された電気モータコントローラを有する。又は、前記制御ユニットは、電気モータコントローラと、主コントローラとを有し、前記主コントローラは、前記無線周波送信ユニットから信号を受信して処理し、前記処理された信号を前記電気モータコントローラに送信するように構成され、前記電気モータコントローラは前記処理信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成されている。又は、前記制御ユニットは、電気モータコントローラと前記第２ワイヤレス送受信ユニット内に設けられた第２信号処理ユニットとを有し、前記第２信号処理ユニットは、前記無線周波送信ユニットから送られた信号を受信して処理し、前記処理された信号を前記電気モータコントローラに送信するように構成され、前記電気モータコントローラは前記処理信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成されている。又は、前記制御ユニットは、電気モータコントローラと、主コントローラと、前記第２ワイヤレス送受信ユニット内に設けられた第２信号処理ユニットを有し、前記第２信号処理ユニットは、前記無線周波送信ユニットから送信された信号を受信して一次処理し、前記一次処理された信号を前記主コントローラに送信するように構成され、前記主コントローラは、前記一次処理された信号を受信して二次処理し、前記二次処理された信号を前記電気モータコントローラに送信するように構成され、前記電気モータコントローラは前記二次処理信号に基づいて前記電気モータを制御するように構成されている。
【００２４】
好ましくは、前記センターマウント制御システムは、前記制御ユニットに接続されてユーザによって入力された情報を受信して前記制御ユニットに送信し、前記制御ユニットから送られた情報を受信して表示するように構成されたマンマシンインタラクションユニットを更に備える。
【００２５】
好ましくは、前記トーション検出器はトーションスリーブであり、当該トーションスリーブは前記クランク軸に外嵌されている。
【００２６】
本発明の有利な作用効果は以下の通りである。（１）センターマウント制御システムは、ワイヤレス電力供給伝動、トルク検出、チェーンホイール速度方向検出、電気モータ、コントローラ、及びその他のコンポーネントを一体に統合しているため、高い集約度を有するものであり、その他のパーツを要することなく普通の自転車に直接取り付けられることで、使用可能になる。それによって加工、組み付け、メンテナンスが容易である。（２）センターマウント制御システムは、前記トーション検出器を備えることによって、トルクの伝動モードが最適化され、左右いずれの足用ペダルが踏み込まれた場合にでも、チェーンホイールが回転する前にトルクを検出可能となる。それによってゼロ速度スタートが実現され、シュミレーションするためのソフトウエアを使用しなくても、自転車は良好なバランスを有し、揺れることがない。（３）前記センターマウント制御システムは、二つの信号出力を測定可能なホールセンサを備えることによって、チェーンホイールの回転速度を測定できるとともに、チェーンホイールの回転方向も測定可能である。従って、自転車の飛び出し（ｆｌｙｉｎｇ−ｏｆｆ）や、誤作動等を効果的に防止することができる。（４）センターマウント制御システムの伝動機構にはクラッチが設けられていることによって、電気モータの回転速度がチェーンホイールの回転速度よりも低い場合に電気モータが回転駆動されることがない。即ち、電気モータを人力によって駆動する必要が無く、人体に対する負担が軽減される。（５）主信号データの処理を完了するために前記センターマウント制御システムのワイヤレス受信ボードに前記信号処理ユニットが設けられているので、コントローラは追加のデータ演算を必要とせず、それによって、コントローラに対する要件が低減され、専用のコントローラを設ける必要がないので、センターマウント制御システムの汎用性が高められる。（６）前記センターマウント制御システムは、大きなトルク検出範囲と、高い適合性を有し、様々な使用者および道路条件に適合可能であり、それによってライダーはリアルでリラックスした乗車経験を持つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるシステムの全体構造を図示する略図である。
【図２】本発明によるハウジングを備えるシステムの全体構造を図示する略図である。
【図３】図２の第１ハウジングの構造を図示する概略断面図である。
【図４】図２の第２ハウジングの構造を図示する概略断面図である。
【図５】前記第１ハウジングと第２バッテリとの一部のコンポーネントの構造を図示する概略分解図である。
【図６】本発明によるトルクの伝動プロセスを図示する概略フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施例の技術的特徴について図面を参照して以下、簡潔かつ完全に説明する。
【００２９】
本願明細書における方向は、図１〜６中の方向に基づいて具体的に記載される。即ち、図１〜６中の上方、下方、左側および右側の方向が、本願明細書において上方、下方、左側および右側の方向として記載される。
【００３０】
図１〜６に図示されているように、本発明にかかる自転車用センターマウント制御システムは、トーション検出器１と、トルク変換器２と、第１ワイヤレス送受信ユニット３と、第２ワイヤレス送受信ユニット４と制御ユニット５とを備える。
【００３１】
前記トーション検出器１は、自転車のクランク軸１２に外嵌され、トーション検出器１とクランク軸１２との間にはクリアランスが存在する。前記トーション検出器１は、前記クランク軸１２からのトルク信号を検出し、この検出されたトルク信号を前記トルク変換器２へ送信するように構成されている。前記クランク軸１２の二つの端部は、自転車の左足ペダルと右足ペダルに接続されている。
【００３２】
前記トルク変換器２は、前記トーション検出器１に固定接続され、このトーション検出器１から送信された前記トルク信号を感知して前記第１ワイヤレス送受信ユニット３に送信するように構成されている。本発明において、前記トルク変換器２は、複数の箔型歪みゲージから成る歪みブリッジ式変換器として実施できる。
【００３３】
前記第１ワイヤレス送受信ユニット３は、前記トルク変換器２に電気接続され、前記トルク信号を受信し、このトルク信号を前記第２ワイヤレス送受信ユニット４に送信するように構成されている。
【００３４】
前記第２ワイヤレス送受信ユニット４は、前記トルク信号を受信し、このトルク信号を前記制御ユニット５に送信するように構成されている。
【００３５】
前記制御ユニット５は、前記トルク信号を受信して処理し、この処理されたトルク信号に基づいて前記自転車の電気モータ６を制御するように構成されている。本発明の前記電気モータ６は、前記クランク軸１２の下方に取り付けられている。
【００３６】
前記自転車の第１クラッチ１８は、前記クランク軸１２に外嵌されるとともに、チェーンホイール１３寄りの一端部において前記トーション検出器１に固定接続され、前記自転車のチェーンを取り付けるように構成された前記チェーンホイール１３は、前記第１クラッチに固定接続されている。前記第１クラッチ１８は、オーバーランクラッチとして実施することができる。
【００３７】
図３に示されているように、前記トーション検出器１の前記チェーンホイール１３から離れた一端部は、第１スプライン１９１を介して前記クランク軸１２に接続され、前記トーション検出器１の前記チェーンホイール１３寄りの他端部は、第２スプライン１９２を介して前記第１クラッチ１８に固定接続されている。
【００３８】
トルク変換器２がクランク軸１２に直接に取り付けられる従来の解決構成と異なり、本発明においては、クランク軸１２には、前記トーション検出器１が更に設けられているため、トルクの伝動プロセスは従来の解決構成とは異なったものとなっている。詳細は図６に示されている。
【００３９】
左足ペダルに力が加えられた場合、そのトルクの伝動プロセスは、左足ペダルからクランク軸１２、次に、トーション検出器１、トルク変換器２、第１クラッチ１８、その後、チェーンホイール１３へとなる。
【００４０】
右足ペダルに力が加えられた場合、そのトルクの伝動プロセスは、その右足ペダルからクランク軸１２、次に、トーション検出器１、トルク変換器２、第１クラッチ１８、その後、チェーンホイール１３へとなる。
【００４１】
従って、左右いずれの足によって力が加えられた場合にでも、トルクの伝動プロセスは同じであり、トルク変換器２はチェーンホイール１３よりも先にトルク信号を検出することができる。従って、制御ユニット５は、自転車本体の発車および走行をアシストするべくタイムリーに電気モータ６を駆動することができ、それによって、ゼロ速度スタートが実現され、スタートがより容易かつ楽なものとなる。また、乗車プロセスにおいて、左右のバランス感が良好であり、ペダルの踏み外しや揺れ等の現象が生じない。
【００４２】
図１に示されているように、本発明の前記センターマウント制御システムは、自転車の前記チェーンホイールの回転速度と回転方向とを同時に検出して前記第１ワイヤレス送受信ユニット３に送信するように構成された速度及び方向検出ユニット７を有する。
【００４３】
前記第１ワイヤレス送受信ユニット３は、更に、回転速度信号と回転方向信号とを受信し、これら回転速度信号と回転方向信号を前記第２ワイヤレス送受信ユニット４に送信し、更に、前記第２ワイヤレス送受信ユニット４を介して前記制御ユニット５に送信する。
【００４４】
この時点において、前記制御ユニット５は回転速度信号と回転方向信号とを処理すると共に、これらの信号と前に送られたトルク信号とに基づいて、前記電気モータ６を制御することができる。
【００４５】
前記速度及び方向検出ユニット７は、回転速度信号と回転方向信号とを同時に検出することができるので、前記制御ユニット５が前記チェーンホイール１３が前方に回転していることを検出した場合には、当該制御ユニット５は、前記回転速度信号と回転方向信号とを組み合わせることによって前記電気モータ６を制御することが可能であり、前記制御ユニット５が前記チェーンホイール１３が後方に回転していることを検出した場合には、前記電気モータ６をストップして、向きが不確かなことによって引き起こされる誤作動及び自転車の飛び出し等の現象を効果的に防止し、潜在的な危険を減らすことができる。
【００４６】
前記速度及び方向検出ユニット７は、ホールセンサとして実施することができ、対応の位置における磁気リングの磁気信号を検出することによって前記回転速度信号および回転方向信号を得ることができる。回転速度信号と回転方向信号を同時に検出するために、本発明による前記ホールセンサは、二つのホールチップと、周辺回路とを備える。前記両ホールチップは、二つの検出された磁気信号間の位相差を計算することによって前記チェーンホイール１３の回転方向信号を得ることができる。前記チェーンホイール１３の回転速度信号は、前記二つの磁気信号のうちの一つによって、又は、これら二つの磁気信号の「ＡＮＤ」演算を実行することによって得ることができ、前記回転速度信号はデジタルパルス信号である。勿論、前記回転速度信号と回転方向信号との同時検出は、その他の構造によっても実施可能であって、本発明において限定されるものではない。
【００４７】
前記クランク軸１２、トーション検出器１、および前記第１クラッチ１８等の本発明のコンポーネントは、すべてその作動プロセスにおいて電気エネルギを必要とする。図３に図示されているように、本発明の前記システムは、更に、上記諸コンポーネントに対して電力を供給するように構成されたワイヤレス電力供給ユニット２０を備えている。このワイヤレス電力供給ユニット２０は、内側コイル２０１と外側コイル２０２を有する。前記ワイヤレス電力供給ユニット２０に対応して、更に、本発明では、プラスチック製内側リング２１とプラスチック製外側リング２２が設けられている。前記プラスチック製内側リング２１は前記トーション検出器１に外嵌され、当該トーション検出器１にぴったり取り付けられ、当該トーション検出器１と共に回転し、前記プラスチック製外側リング２２は前記プラスチック製内側リング２１に外嵌されている。前記プラスチック製外側リング２２とプラスチック製内側リング２１との間にはある程度のクリアランスが存在し、前記プラスチック製内側リング２１は、プラスチック製外側リング２２に対して回転可能である。前記プラスチック製内側リング２１の外面と前記プラスチック製外側リング２２の内面とには、それぞれ、その対応する位置に、第１環状溝２１１と第２環状溝２２１が設けられている。前記内側コイル２０１は前記第１環状溝２１１に配置され、前記外側コイル２０２は前記第２環状溝２２１に配置されている。前記プラスチック製内側リング２１とプラスチック製外側リング２２との間の相対回転によって、前記内側コイル２０１と外側コイル２０２との間に電磁場が形成され、この電磁場中での回転時において、前記内側コイル２０１は前記システムによって必要とされる電力を生成する。本発明に使用されるワイヤレス電力供給構成には以下の利点がある。即ち、それは、スリップリング等の有線式伝達手段を使用した場合における、摩耗、加熱、接触不良が効果的に回避され、更に、二つのコイルの利用するこの構成では、解決構成が単純であり、電圧の大きさが自転車の速度とは無関係となり、いずれの場合においても安定した電気供給を提供することが可能である。
【００４８】
尚、前記プラスチック製内側リング２１とプラスチック製外側リング２２の対応する位置に、もう一つの第１環状溝２１１ともう一つの第２環状溝２２１をそれぞれ設けることが可能であることが明記される。そして、これらの追加の第１環状溝２１１および第２環状溝２２１内には、それぞれの前記速度及び方向検出ユニット７と前記磁気リングとを配置することができる。
【００４９】
自転車の電気供給バッテリの誤作動をタイムリーに検出し、バッテリの過剰充電又は過剰放電を防止して、バッテリの寿命を長くするために、図１に図示されているように、本発明は、更に、前記第１ワイヤレス送受信ユニット３に電気接続されたバッテリ監視及び保護ユニット８を備えている。このバッテリ監視及び保護ユニット８は、電圧、電流、温度、パワー等の自転車のバッテリの電気パラメータを収集し、これらの収集された電気信号パラメータを前記第１ワイヤレス送受信ユニット３に送るように構成され、更に、前記収集された電気信号パラメータは、前記第１ワイヤレス送受信ユニット３、第２ワイヤレス送受信ユニット４を介して前記制御ユニット５に送られる。前記制御ユニット５は、上記電気信号パラメータに応じて対応の制御指令を生成し、前記バッテリに対して更に対応の処理を行うために、この制御指令を前記第１ワイヤレス送受信ユニット３と前記第２ワイヤレス送受信ユニット４を介して前記バッテリ監視及び保護ユニットに送ることができる。
【００５０】
勿論、本発明による前記バッテリ監視及び保護ユニット８は、前記第１ワイヤレス送受信ユニット３と第３ワイヤレス送受信ユニットを介して上位コンピュータと通信して、この上位コンピュータの管理命令を受けることが可能である。
【００５１】
前記バッテリ監視及び保護ユニット８は、リチウムバッテリ保護ユニット、電圧測定ユニット、電流測定ユニット、温度測定ユニット及びアナログ−デジタル変換ユニットを備えることができる。前記電圧測定ユニット、電流測定ユニット、および温度測定ユニットは、自転車のリチウムイオン又はリチウムポリマーバッテリパックのパラメータを検出し、前記アナログ−デジタル変換ユニットによって、得られた信号を変換した後、第1ワイヤレス送受信ユニット３に送信し、更に前記上位コンピュータ又は制御ユニット５に送信するように構成されている。前記リチウムバッテリ保護ユニットは、ＩＩＣバスを介して、前記上位コンピュータ又は制御ユニット５から前記第１ワイヤレス送受信ユニット３によって受け取られた制御指令を受け取り、この制御指令に基づいて前記リチウムイオン又はリチウムポリマーバッテリパックを制御するように構成されている。
【００５２】
勿論、本発明は、更に、後で対応の機能を拡張するために使用することが可能な、ブルートゥース（登録商標）インターフェース、第３世代遠隔通信インターフェース、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）インターフェース等の車両インターネットインターフェース９を備えている。
【００５３】
本発明の実施例において、前記第１ワイヤレス送受信ユニット３は、整流及び整圧ユニット、第１信号処理ユニット、および無線周波送信ユニットを備えることができ、前記第２ワイヤレス送受信ユニット４は、電気供給モジュールと無線周波受信ユニットを備えることができる。
【００５４】
前記整流及び整圧ユニットと、前記第１信号処理ユニットとは、受信した信号を処理し、この処理された信号を前記無線周波送信ユニットに送るように構成され、前記無線周波送信ユニットは、受信した信号を前記無線周波受信ユニットに送るように構成されている。
【００５５】
前記無線周波受信ユニットは受信した信号を送り出すように構成されている。
【００５６】
本発明の好適実施例において、前記第２ワイヤレス送受信ユニット４は、更に、受信信号を処理しこの処理された信号を送り出すように構成された第２信号処理ユニット４１を備えている。この場合、前記第２信号処理ユニットは、前記制御ユニット５の一部として機能する。
【００５７】
本発明による前記制御ユニット５は、以下のように実施することができる。
【００５８】
第１の態様では、前記制御ユニット５は、前記無線周波送信ユニットによって送り出された信号を受信、処理し、この処理された信号に応じて前記電気モータ６を制御するように構成された電気モータコントローラ５１のみを備える。
【００５９】
第２の態様では、前記制御ユニット５は、電気モータコントローラ５１と主コントローラ５２とを備える。
【００６０】
前記主コントローラ５２は、前記無線周波送信ユニットによって送り出された信号を受信、処理し、この処理された信号を前記電気モータコントローラ５１に送るように構成され、前記電気モータコントローラ５１は、前記処理信号に基づいて前記電気モータ６を制御するように構成されている。
【００６１】
第３の態様において、前記制御ユニット５は、電気モータコントローラ５１と上述した第２信号処理ユニットとを備える。
【００６２】
前記第２信号処理ユニットは、前記無線周波送信ユニットによって送り出された信号を受信し、この信号を処理し、この処理された信号を前記電気モータコントローラ５１に送るように構成され、前記電気モータコントローラ５１は、この処理された信号に基づいて前記電気モータ６を制御するように構成されている。
【００６３】
第４の態様において、前記制御ユニット５は、電気モータコントローラ５１、主コントローラ５２及び上述の第２信号処理ユニットを備えている。
【００６４】
前記第２信号処理ユニットは、前記無線周波送信ユニットによって送り出された信号を受信し、この信号を一次処理し、この一次処理された信号を前記主コントローラ５２に送るように構成されている。
【００６５】
前記主コントローラ５２は、前記一次処理信号を受信し、この一次処理信号を二次処理し、この二次処理信号を前記電気モータコントローラ５１に送るように構成され、前記電気モータコントローラ５１は、前記二次処理信号に基づいて前記電気モータ６を制御するように構成されている。
【００６６】
前記第２信号処理ユニットは、前記第３態様と前記第４態様との両方において使用され、前記第２信号処理ユニット４１を使用することによって前記主コントローラ５２又は前記電気モータコントローラ５１の負荷が大幅に低減され、これは具体的には以下のように反映される。前記第２信号処理ユニットは、前記速度及び方向検出ユニット７によって出力される前記チェーンホイールの回転速度信号と回転方向信号とを分析、処理するほか、前記トルク信号を処理するためにも用いられている。さらに、前記主コントローラ５２又は前記電気モータコントローラ５１は、前記電気モータ６の前記回転速度信号を前記第２信号処理ユニットに送り、この第２信号処理ユニットが受け取ったデータを分析、計算し、そして最終的には、トルクアナログ信号のみを前記電気モータコントローラ５１又は前記主コントローラ５２へ送る。前記電気モータコントローラ５１又は主コントローラ５２は、前記電気モータ６の合理的な制御を実現するために前記トルクアナログ信号を処理するだけでよい。上述したプロセスは、前記電気モータコントローラ５１又は主コントローラ５２に対する依存性が低く、従って、専用のコントローラを提供することを必要とせず、それによって、コントローラのモード選択範囲を広げ、システムの汎用性を高めることを可能にする。
【００６７】
マンマシンインタラクションを容易にするために、図１に図示されているように、本発明の前記システムは、更に、前記制御ユニット５に接続されるとともに、当該制御ユニット５のデータを表示し、又はユーザによって入力された情報を受け取り、当該情報を前記制御ユニット５に送るように構成されたマンマシンインタラクションユニット１０を備えている。
【００６８】
自転車は通常野外で使用されるので、本発明の好適実施例において、上述したコンポーネントは、前記センターマウント制御システムの寿命を延長し、当該システムのコンポーネントがユーザに対してダメージを与えることを防止するために、別々のハウジングに分離して配置されている。
【００６９】
図２に示されているように、前記センターマウント制御システムは、第１ハウジング１５、第２ハウジング１６および第３ハウジング１７を有し、これらは自転車のボトムブラケット（図示せず）内に配置されている。第２ハウジング１６は前記第１ハウジング１５の下方で懸垂され、この第１ハウジング１５に固定接続されている。一つの密閉された大型のハウジングを形成するべく、前記第１ハウジング１５と第２ハウジング１６とを上方カバーと下方カバーとして実施することができる。
【００７０】
前記第１ハウジングの内部構造が図３に図示され、前記トーション検出器１、トルク変換器２、速度及び方向検出ユニット７、第１クラッチ１８、第１ワイヤレス送受信ユニット３、プラスチック製内側リング２１、プラスチック製外側リング２２およびワイヤレス電力供給ユニット２０はいずれも前記第１ハウジング１５内に配置されている。
【００７１】
前記クランク軸１２の中間部分が前記第１ハウジング１５内に挿設されて、クランク軸１２の回転時において、前記クランク軸１２の軸心が一定に保持され且つ変位しないように構成されている。前記クランク軸１２の二つの端部１２１および１２３は、前記第１ハウジング１５の外部に露出している。前記クランク軸１２の、前記チェーンホイール１３から離間した一端部、即ち、前記端部１２１が前記中間部分に接続されている位置、にシールリング２３が設けられ、当該シールリング２３は、前記第１ハウジング１５が前記ボトムブラケットを通った後、この第１ハウジング１５を固定しシールするように構成され、それによって、固定、防水、防塵の機能を実現している。前記クランク軸の前記中間部分の、前記端部１２１に近い端部は、第１ベアリング２４１を介して前記シールリング２３に接続され、前記クランク軸の前記中間部分の前記端部１２３に近い端部は、第２ベアリング２４２を介して前記チェーンホイール１３に固定接続されている。
【００７２】
前記プラスチック製外側リング２２は、たとえば、金属プレート固定スリーブ２２２を介して、前記第１ハウジング１５に固定することができる。前記金属プレート固定スリーブ２２２は、前記プラスチック製外側リング２２に外嵌され、前記プラスチック製外側リング２２は係止ピン（図示せず）によって前記第１ハウジング１５に固定され、そして、前記金属プレート固定スリーブ２２２の左側端部は、粉末冶金部材２２３を介して前記トーション検出器１とスムースに接続されている。前記金属プレート固定スリーブ２２２によって、前記プラスチック製外側リング２２と前記プラスチック製内側リング２１との間の或る程度のクリアランスが確保され、それによって、これら二つのリングを互いから離間されている。
【００７３】
前記第１ワイヤレス送受信ユニット３は、前記プラスチック製内側リング２１の表面に固定し、前記トルク変換器２に電気接続することができる。前記第１クラッチ１８は、ギア１８１を備え、このギア１８１の一端部は第３ベアリング１８２を介して前記第１ハウジング１５に固定されている。
【００７４】
前記第２ハウジング１６の内部構造が図４に図示され、前記電気モータ６、第２ワイヤレス送受信ユニット４、主コントローラ５２がこの第２ハウジング１６内に配置されている。更に、当該第２ハウジング１６内には伝動機構２５が設けられている。図５に図示されているように、前記伝動機構２５は、伝動軸２５１と、当該伝動軸２５１に外嵌された第２クラッチ２５２とを有する。
【００７５】
前記電気モータ６のモータ軸６１が、前記第２クラッチ２５２上のギア２５２１と噛合い、前記伝動軸２５１の一端部は電気モータ６に挿入され、その別の端部は前記第１ハウジング１５に設けられた貫通穴を介して前記第１クラッチ１８上の前記ギア１８１と噛合っている。前記電気モータ６がギア機構に直接に接続される従来の解決構成と異なり、本発明による前記伝動機構２５では、前記第２クラッチ２５２が更に前記伝動軸２５２上に設けられている。その技術的意義は、足用ペダルを踏み込むライダーの速度が電気モータ６の速度よりも高い場合、電気モータ６は、伝動軸２５１から切り離すことが可能であり、従って、電気モータ６を人力によって回転させる必要が無く、人体に対する負担が軽減されることにある。特に、前記センターマウント制御システムの電力供給が閉じられる時、ライダーは、従来のパワーアシスト自転車のように電気モータ６の回転負荷を受けることが無く、このパワーアシスト自転車に通常の自転車と同じように乗ることができる。前記第２クラッチ２５２も、オーバーラン（ｏｖｅｒｒｕｎ）クラッチとして実施することができる。
【００７６】
上記ギアは好ましくはプラスチック製ギアとして実施される。
【００７７】
前記第３ハウジング１７は前記第１ハウジング１５および第２ハウジング１６から分離されるが、二つの実施方法を提供することができる。第１の実施方法では、前記リチウムイオンバッテリ監視及び保護ユニット８と前記バッテリとが共にリチウムイオンバッテリボックス内に配置されて、一つのハウジングを共用する。第２の実施方法では、前記第３ハウジング１７は前記リチウムイオンバッテリボックスの外側シェルに固定され、バッテリリード線を介して関連データを収集する。前記第３ハウジング内の前記コンポーネントは、前記バッテリ監視及び保護ユニット８と前記第１ワイヤレス送受信ユニット３を含む。前記第１ワイヤレス送受信ユニット３は、それぞれ前記第１ハウジング１５と第３ハウジング１７との内部に設けられる二つの互いに独立したワイヤレス送受信器を備えることができる。
【００７８】
上記トーション検出器は、トーションスリーブとして実施することができ、当該トーションスリーブは前記クランク軸に外嵌される。
【００７９】
本発明による前記自転車用センターマウント制御システムは、主としてパワーアシスト自転車に使用され、人力をアシストするために電力を利用する駆動方式で自転車の推進に必要な運動エネルギを提供する。前記センターマウント制御システムは、ゼロ速度スタートを実現することができ、パワーアシスト自転車が低速で乗られる時、又は、高速で乗られる時に、良好な乗車作用を得ることができ、組み立てとメンテナンスが便利で、運転が安定している、などといった利点を有し、それによってライダーが真にリラックスした乗車を実現することを可能にする。
【００８０】
本発明の技術的内容および技術的特徴について以上に記載したが、当業者にとって、本発明の要旨から逸脱することなく、本発明の教示又は開示に基づいて置換および改造を行うことが可能である。従って、本発明の範囲は、前記実施例によって開示された内容に限定されるものではなく、本発明から逸脱することのない様々な改造および置換も含むものであって、本発明の範囲は請求項によって定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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