XNUMX. XNUMX.Sfondo del sondaggio

　Le biciclette a pedalata assistita in Giappone sono diventate popolari poiché sono biciclette da città (comunemente note come mamachari) con l'aggiunta di un'unità di assistenza elettrica. La ragione di ciò è che nel 2009 è diventato legale per le biciclette trasportare tre persone purché soddisfino gli standard per le biciclette a due posti, rendendo conveniente per i bambini prendere e consegnare le loro biciclette (è richiesta meno forza di pedalata). Le biciclette divennero popolari. (Se venissero trasportati due bambini, il peso supererebbe i 30 kg, rendendo instabile la guida a mano, quindi sarebbe necessaria l'energia elettrica per assistere la forza del pedale.) Inoltre, nel mondo (soprattutto in Europa), l'enfasi è posta sulla sportività: la diffusione delle biciclette a pedalata assistita accelera. Come descritto sopra, la domanda di biciclette a pedalata assistita mostra segnali di aumento sia in Giappone che all’estero. In futuro è probabile che la maggior parte delle biciclette sarà dotata di assistenza elettrica e sarà necessario un ulteriore sviluppo delle unità di azionamento elettriche. Pertanto, analizzeremo lo stato delle domande di brevetto concentrandoci sulle unità di trasmissione, che sono le parti principali delle biciclette a pedalata assistita, e prevederemo le tendenze future delle biciclette a pedalata assistita.

*Il numero di produzione di biciclette a pedalata assistita in Giappone dal 2015 al 2022 è passato da circa 20 a 33 unità. (Dalla Bicycle Association, General Incorporated Association)　

XNUMX.Panoramica tecnica

　Esistono lievi differenze negli standard per le biciclette a pedalata assistita a seconda del Paese. In particolare, le biciclette giapponesi a pedalata assistita devono controllare la forza di assistenza in modo che raggiunga lo zero a 24 km/h. A questo proposito, in Europa, non è necessario controllare la forza di assistenza, vengono regolate solo la velocità massima di assistenza e la potenza massima del motore. A causa di queste differenze normative, le biciclette elettriche prodotte in Cina, che non richiedono funzioni di controllo, stanno guadagnando quote di mercato in Europa. Tuttavia, negli ultimi anni, l’attenzione si è concentrata sulle biciclette orientate allo sport (orientate alla salute) in grado di controllare la forza di assistenza della pedalata, e la domanda di biciclette elettriche dotate di unità di trasmissione in grado di controllare la quantità appropriata di forza di assistenza è in aumento.

XNUMX. XNUMX.Strategia del sondaggio (panoramica)

　In questa ricerca, è stata creata una popolazione di brevetti con la seguente strategia di ricerca.

・In primo luogo, ci siamo concentrati sul Giappone per comprendere le tendenze dei produttori nazionali.
・Applicabile alle domande presentate dopo il 10 gennaio 2015, ovvero i 1 anni più recenti. (Perché è in aumento)
・Crea un gruppo di unità di trasmissione per biciclette a pedalata assistita.
└ Biciclette dotate di motore elettrico B62M6/40, B62M6/80 Codice classificazione IPC (FI),
　L'ambito di applicazione è IPC (FI): B60L15/00, che copre ampiamente le biciclette a pedalata assistita, ed è stato utilizzato il termine F: 5H125, che è dato dal punto di vista tecnico delle "biciclette a pedalata assistita".

Applicando i codici di classificazione IPC e F-term di cui sopra, sono state eseguite operazioni di ricerca e 1167 elementi sono stati impostati come popolazione.

<Classificazione dei brevetti utilizzati>
・ B62M6/40 ・Bicicletta con propulsione passeggeri e motore elettrico ausiliario [2010.01]
・ 5H125AA18 Bicicletta a pedalata assistita (che assiste l'energia umana)
(IPC(FI) compatibile: B60L15/00 Mezzi di controllo per guidare veicoli a propulsione elettrica ad una velocità specifica, ad esempio la velocità del motore di trazione)

4. Tendenze applicative (analizzando la popolazione determinata)

·Tendenze applicative in Giappone
　Il numero di domande di brevetto relative alle unità di trasmissione per biciclette a pedalata assistita è 955/1167 (escluse in astratto quelle alimentate da motori). Di conseguenza, il numero di domande è in aumento dal 2015 e nel 2018 il numero di domande è aumentato rapidamente, raggiungendo 195 domande. Negli ultimi anni si è verificata una tendenza all’aumento della domanda in tutto il mondo, quindi sembra che si stiano compiendo sforzi per lo sviluppo. Le tendenze future nelle applicazioni saranno osservate attentamente.

*1) Indeterminato: Poiché non sarà pubblicato prima che sia trascorso un anno e sei mesi dalla domanda, l'anno della domanda che comprende gazzette non pubblicate al momento dell'indagine viene considerato come anno indeterminato.

　Prima del sondaggio si pensava che la classifica dei migliori candidati sarebbe stata dominata da Panasonic e Yamaha, ma non era previsto che Shimano avesse superato Panasonic occupando il primo posto. Inoltre, Taiyo Yuden, un produttore di parti elettroniche (induttori, ecc.), si è classificato al 4° posto ed è stato confermato che sta sviluppando prodotti relativi alle unità elettriche per biciclette (parti di motori).

・Tendenze delle candidature e numero di candidature dei primi 7 candidati

　Shimano ha registrato un forte aumento del numero di applicazioni dal 201. Attualmente, nel 2018 sono state depositate 99 domande, con il maggior numero di domande relative a unità di trasmissione per biciclette elettriche, ma il numero di domande è in calo dal 2019.
　Inoltre, sebbene il numero di richieste per Panasonic, Yamaha e Honda Motor Co., Ltd. abbia oscillato leggermente, ha raggiunto il picco nel 2018-2019 e ha registrato un calo negli ultimi anni. Si presuppone che il processo si stia spostando dallo sviluppo alla produzione. Taiyo Yuden aveva mantenuto il numero di applicazioni intorno alle 2019 fino al 10, ma dal 2020 il numero di applicazioni è diminuito, ma lo sviluppo è continuato.

XNUMX. risultato della ricerca

　Panasonic e Yamaha, che sono i principali produttori di domande di deposito, hanno confermato che Shimano è diventata l'azienda numero uno in termini di numero di domande dal 2017 e mantiene la sua posizione numero uno. Shimano è un produttore di componenti per biciclette di fama mondiale e negli ultimi anni si è concentrato sullo sviluppo di unità di azionamento elettriche e si può vedere che stanno lavorando su questo come uno dei prodotti principali di Shimano. Inoltre, in tutto il mondo vengono vendute parti di biciclette diverse dalle unità di trasmissione elettriche e molti produttori di biciclette (prodotti finiti per biciclette) in Europa, Taiwan, Stati Uniti, ecc. utilizzano Shimano, quindi le unità di trasmissione elettriche vengono ora vendute in tutto il mondo. il mondo Lo posso dire (da informazioni generali). Panasonic vende la maggior parte delle sue biciclette a pedalata assistita principalmente per la domanda interna, ma dal 2017 circa ha iniziato a produrre biciclette a pedalata assistita (prodotti completi) per scopi sportivi e ha iniziato a produrre biciclette a pedalata assistita per scopi sportivi. Sono state osservate molteplici applicazioni. Inoltre, è stato riferito che le unità di trasmissione elettriche sportive Yamaha sono state spedite dal 2015 circa e stanno attualmente mostrando la loro presenza in Europa.

　Come accennato in precedenza, il numero di brevetti relativi alle unità di trasmissione per biciclette elettriche è stato dominato dai due principali produttori di depositi, ma sembra che Shimano sia recentemente entrato nello sviluppo di unità di trasmissione per biciclette elettriche, portando ad una competizione di sviluppo tra i tre produttori. Le unità di trasmissione elettriche di Bosch e Yamaha sono ampiamente utilizzate in Europa e sarà interessante vedere come Shimano, in quanto produttore di lunga data di componenti per biciclette, svilupperà unità di trasmissione per biciclette elettriche. Inoltre, Yamaha e Panasonic si concentreranno anche sulle tendenze nei loro sforzi di espansione. Inoltre, stiamo vedendo nuovi produttori (start-up, cinesi) entrare nel mercato, quindi dobbiamo tenere d’occhio le tendenze nello sviluppo di unità di trasmissione elettriche per biciclette. Inoltre, perché Honda Motor Co. è inclusa se non sviluppa unità di trasmissione (meccanismi) per biciclette a pedalata assistita? Esistono molte applicazioni relative ai sistemi di controllo per le unità di trasmissione (comprese le biciclette elettriche), e questi includono brevetti relativi ai sistemi di controllo per le unità di trasmissione di biciclette elettriche, quindi sono stati inclusi nella popolazione di questo studio.　
*Spiegato nei rapporti sulle tendenze delle principali aziende.

5.1 Le tendenze di Shimano

　Le biciclette a pedalata assistita sviluppate da Shimano intorno al 2010 avevano principalmente un'unità di azionamento elettrica con un motore integrato nel mozzo (ruota anteriore). Questa configurazione prevedeva un motore elettrico collegato al mozzo della ruota anteriore per controllare la velocità del veicolo e la potenza del motore.
　Quello presentato nel 2018 sposta l'unità di assistenza elettrica sulla pedivella e dispone di un numero maggiore di sensori, che controllano la forza di assistenza rilevando il carico umano applicato ai pedali.

riferimenti:JP 2020-1578
　La presente applicazione è un meccanismo di azionamento di tipo ad asse singolo e presenta specifiche che consentono un controllo di assistenza dettagliato utilizzando vari sensori. Inoltre, poiché si tratta di un meccanismo di azionamento monoalbero, ha la caratteristica dell'uscita ad assistenza diretta, preferita in Europa e in altri paesi.
*Sono state presentate domande anche in Germania, il che suggerisce che Shimano si sta gradualmente concentrando sulle parti elettriche sfruttando la potenza del marchio dei componenti.

　Inoltre, è stato riferito che l'azienda vende componenti dell'unità di assistenza (vedere l'immagine sotto) in tutto il mondo con il nome "SHIMANO STEPS".
*Utilizza un meccanismo di unità di azionamento ad asse singolo.

　Shimano ha recentemente richiesto una tecnologia che apprende e controlla meccanicamente i dati ottenuti da un gran numero di informazioni provenienti dai sensori (JP 2020-6834,JP 2023-151357 ecc.), si prevede che in futuro sarà commercializzato il controllo delle parti elettriche, comprese le unità di assistenza elettrica, che incorporeranno AI/ML.

5.2 Le tendenze di Panasonic

　Panasonic è già nota come produttore giapponese di biciclette a pedalata assistita già prima del 2010.
　Il meccanismo dell'azionamento elettrico di assistenza di Panasonic intorno al 2010 ha una configurazione dell'unità di azionamento che include un albero a gomiti a pedale, ma è composto da due assi: un asse di potenza umana per la pedalata e un asse per generare coppia (un motore elettrico) per l'assistenza. la cosa principale era quella Tuttavia, negli ultimi anni (2018), le unità di azionamento richieste hanno sviluppato unità che possono essere utilizzate in due configurazioni, monoalbero e doppio albero, e unità che sono solo monoalbero o bialbero. che stanno sviluppando una varietà di unità di trasmissione con due specifiche: un tipo ad albero singolo che fornisce una coppia di assistenza diretta e un tipo a due alberi che fornisce una coppia di assistenza moderata. Per quanto riguarda la futura tecnologia di controllo, attualmente non ci sono sforzi per utilizzare AI/ML per controllare l'unità di azionamento, ma la tecnologia AI/ML di Panasonic è già stata adottata in altri prodotti ed è necessaria. Si ritiene che lo sviluppo sarà rapido se un emerge il genere. L'ultimo modello attuale (2024) è una bicicletta a pedalata assistita facile da usare, compatta, facile da trasportare (trasportare bambini) e adatta per andare a scuola e per gli anziani. L'azienda vende anche e-BAKE "XEALT", che sottolinea la sportività.

　Configurazione base dell'unità di trasmissione Panasonic. Inizialmente, la configurazione dell'unità di trasmissione per biciclette a pedalata assistita. *Brevetto 4906982[Figura 2] Vedi

　Inoltre, questa figura è una vista in sezione di un'unità di azionamento avente una configurazione monoassiale. Un'unità di azionamento che può essere utilizzata sia in una configurazione ad asse singolo che in una configurazione a due assi. Questa configurazione è stata archiviata per una struttura (Fig. 7) che è principalmente una configurazione a due assi, ma un esempio modificato è la configurazione mostrata in (Fig. XNUMX).
riferimenti:JP 2020-79016
(La configurazione della Figura 2 è JP 2023-49765anch'esso adottato)

5.3 Tendenze in Yamaha Motor

　Come Panasonic, Yamaha Motor è un importante produttore nazionale che sviluppa biciclette a pedalata assistita ed è stata la prima azienda in Giappone a sviluppare e vendere biciclette a pedalata assistita. È noto che all'epoca (1993) veniva venduto con il nome "PAS". Successivamente, abbiamo provato ad espanderci in Europa, ma al momento della vendita, le biciclette a pedalata assistita in Europa non erano assistite dalla forza umana, ma erano accettate come biciclette che potevano semplicemente controllare la velocità e la potenza (potrebbero anche essere semoventi Tuttavia, poiché il sistema di controllo dell'assistenza elettrica in stile giapponese non era popolare, le vendite erano lente e l'azienda ha dovuto riconsiderare la propria strategia. Nel 2014, abbiamo sviluppato un'unità di azionamento che ha migliorato il problema precedente (ha rivisto il metodo di controllo del meccanismo di assistenza elettrica) e l'abbiamo nuovamente estesa all'Europa. L'unità di trasmissione è stata sviluppata e commercializzata per il Giappone e l'Europa e, secondo quanto riferito, nel 2019 la produzione cumulativa di unità di trasmissione ha raggiunto i 500 milioni di unità.
　In base allo stato dell'applicazione, l'unità di trasmissione di Yamaha Motor è stata sviluppata in due configurazioni: un tipo ad albero singolo e un tipo a due alberi. Il tipo ad albero singolo è facile da trasmettere una sensazione diretta e il tipo a due alberi è buono a potenza blanda È stato confermato lo sviluppo di una bicicletta a pedalata assistita che sfrutti le caratteristiche di

riferimenti:JP 2019-147528
　Ha una configurazione a due assi con un asse del pedale e un asse che genera la coppia di assistenza e la coppia viene rilevata e controllata dall'asse del pedale. *Vedi Figura 1

riferimenti:JP 2019-31257
　È stata depositata una domanda per un'unità di azionamento con una configurazione ad albero singolo in cui l'albero del pedale e l'albero di generazione della coppia di assistenza condividono un albero comune. *Vedi Figura 1

　Inoltre, nelle domande depositate dopo il 2022, ci sono molte invenzioni relative al controllo per la fornitura efficiente di energia elettrica (batteria) nella configurazione dell'unità di azionamento elettrica come sopra descritta.JP 2022-118600,JP 2023-30689 ecc. può anche essere visto.

5.4 Tendenze in Honda Motor Co., Ltd.

　Era nel marzo 2023 che c'erano informazioni secondo cui Honda Motor Co., Ltd. stava entrando nel mercato delle biciclette a pedalata assistita. Ciò che è stato annunciato è "SmaChari", che riguarda il controllo delle biciclette a pedalata assistita. L'invenzione relativa al controllo è un metodo per controllare la forza motrice del motore in base alla forza del pedale stimata da un'unità di calcolo che stima la forza del pedale, senza complicare la struttura per il rilevamento della forza del pedale o richiedere la modifica della bicicletta. controllo. Riferimenti:JP 2020-124945

　La Figura 100 mostra la configurazione dell'assistenza elettrica. Nella figura XNUMX un'unità di controllo XNUMX controlla l'azionamento di un motore in base a ciò che viene rilevato da vari sensori. Sembra che questo tipo di controllo collegato ad un'app per smartphone sia stato commercializzato come "SmaChari".

5.5 Tendenze Nidek

　Il nome dell'azienda Nidek è stato cambiato dal nome dell'azienda Nidec a "Nidek" nel 2023. Il brevetto nel 2023 viene registrato con la vecchia ragione sociale.
　Nidek sta sviluppando motori CC senza spazzole e anticipa la domanda di motori utilizzati nelle biciclette a pedalata assistita.
　Il veicolo elettrico 100 è una bicicletta elettricamente assistita che assiste la forza di pedalata dell'utente, e il dispositivo di azionamento 10 è configurato con un meccanismo di trasmissione di potenza 103 per formare un meccanismo di azionamento per una bicicletta elettricamente assistita.

riferimenti:JP 2022-121335
　FIGURA 100 Un veicolo elettrico 101 comprende una carrozzeria 102, due ruote 103, un meccanismo di trasmissione di potenza 10, un dispositivo di azionamento 104 e una sezione di alimentazione XNUMX. La figura XNUMX è una vista prospettica dell'interno del dispositivo di azionamento.

5.6 Tendenze Bosch

　Bosch produce unità di trasmissione elettriche per biciclette sportive a pedalata assistita. Negli ultimi anni l'azienda si è concentrata sulla fornitura di unità di trasmissione per biciclette a pedalata assistita, "Bosch eBike Systems". La tecnologia applicata in Giappone comprende un metodo per azionare una bicicletta elettricamente assistita che può essere guidata dalla forza muscolare e in aggiunta dalla potenza del motore, una forza di assistenza dall'unità di azionamento del motore e un metodo per gestire gli ostacoli in un percorso a ostacoli in base agli ostacoli. Tuttavia, il controllo di assistenza viene eseguito per superare questo problema in modo più semplice e affidabile rispetto al caso convenzionale. In questo modo ci stiamo concentrando sullo sviluppo di un'unità di azionamento elettricamente assistita che consenta un controllo dettagliato della forza di assistenza.
riferimenti:JP 2023-81345

5.7 Tendenze ZF

　È un produttore di componenti per automobili e produce unità di trasmissione (per veicoli) compatibili con l'elettrificazione. Durante questa ricerca, abbiamo trovato un brevetto relativo a un'unità di trasmissione per bicicletta depositato da ZF, quindi vorremmo presentarlo qui.
riferimenti:Tavolo speciale 2023-519268

"Unità di azionamento (10) per un veicolo a propulsione umana, in particolare per una bicicletta o un EPAC, comprendente un albero del movimento centrale (14), un azionamento elettrico ausiliario (16) e un albero di uscita realizzato come albero cavo. (22 ) sono disposti coassialmente tra loro."

XNUMX.Sommario

　Un'analisi delle tendenze delle domande di brevetto ha confermato che il controllo motorio delle biciclette a pedalata assistita si evolve di anno in anno.
　In futuro, ci sarà bisogno di un controllo che possa essere applicato a una gamma più ampia di potere umano.
　La tecnologia per l'elaborazione dei dati rilevati dai sensori incorpora la tecnologia AI/ML per eseguire un controllo a misura d'uomo (ad esempio, risposta alla forza del pedale, risposta all'ambiente circostante, conformità a leggi e regolamenti, ecc.) e richiede un controllo di assistenza ottimale in risposta a condizioni in costante cambiamento (Dal 2023 alcuni produttori di biciclette lo hanno già adottato, ma non è sufficiente)

Investigazione Parte 1 Iwata