JP2000134905A - 走行体の制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自転車等の手動推進力で走行する走行体に対
して電源を設けることなく電気的制動力を作用させる走
行体の制動装置を提供する。 【解決手段】 車輪の回転力を増速して発電制動機１５
に伝達して、そのロータを回転させて発電し、その発電
電力によって回転制御回路３５を作動させ、制動時に、
発電制動機１５の回転を検出するコンパレータ３８から
の回転検出パルス信号Ｐr とプログラマブル分周器３７
からの目標車速パルス信号とをアップ／ダウンカウンタ
３９に供給して、速度差を表すカウント値Ｎをブレーキ
制御回路４０に供給して、発電制動機１５のステータコ
イルを接地するブレーキ回路２２をデューティ制御して
制動力を発生させ、車速を目標車速に一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人力のみによって
駆動される手動推進形式の自転車、リヤカー、荷物を搬
送する搬送台車等の電動駆動機構を備えていない走行体
の制動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走行体の制動装置としては、例え
ば電動自転車ではない通常の手動推進形式の自転車にあ
っては、車軸に設けたバンドブレーキ又は車輪のリム部
に接触するブレーキゴムをブレーキワイヤを介してハン
ドルに設けたブレーキレバーに連結することにより、ブ
レーキレバーを操作したときに、その操作力に応じた制
動力を発生するようにしているのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、手動操作でのみブレーキを作動させる
ので、長い下り坂で制動時間が長い場合には乗り手のブ
レーキレバーを操作する負担が大きくなると共に、急な
下り坂や急制動時には大きな操作力を必要とするため、
幼児、年少者、婦女等では大きな操作力を発生させるこ
とができず、制動不足を生じる等の未解決の課題があ
る。

【０００４】この未解決の課題を解決するために、電動
自転車のように電動機で回生制動力を発生させることが
考えられるが、この場合には、推進装置や高価なバッテ
リを必要とするためコストが嵩むと共に、車体重量も大
きくなるという未解決の課題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、電源を内蔵するこ
となく、発電制動手段で、自己発電しながら制動力を発
生することができる走行体の制動装置を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る走行体の制動装置は、走行車輪で走
行し、且つ手動推進形式の走行体に制動力を付与する走
行体の制動装置において、前記走行車輪に連結されて誘
起電力を発生すると共に、制動力を発生する発電制動手
段と、該発電制動手段の発電電力によって駆動されて当
該発電制動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを
備えていることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２に係る走行体の制動装置
は、走行車輪で走行し、且つ手動推進形式の走行体に制
動力を付与する走行体の制動装置において、前記走行体
に制動力を作用させるか否かを設定する制動力操作設定
手段と、前記走行車輪に連結されて誘起電力を発生する
と共に、制動力を発生する発電制動手段と、該発電制動
手段の発電電力によって駆動されて、前記制動力操作設
定手段で制動力作用状態が設定されたときに、当該発電
制動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを備えて
いることを特徴としている。

【０００８】さらに、請求項３に係る走行体の制動装置
は、前記請求項２に係る発明において、前記制動力制御
手段は、前記制動力操作設定手段で設定された制動力の
大きさに応じて回生制動力を制御するように構成されて
いることを特徴としている。

【０００９】さらにまた、請求項４に係る走行体の制動
装置は、走行体車輪で走行し、且つ手動推進形式の走行
体に制動力を付与する走行体の制動装置において、前記
走行車輪に連結されて誘起電力を発生すると共に、制動
力を発生する発電制動手段と、前記走行体の走行速度を
検出する走行速度検出手段と、前記発電制動手段の発電
電力によって駆動されて、前記走行速度検出手段で検出
した走行速度が設定速度以上であるときに、当該発電制
動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを備えてい
ることを特徴としている。

【００１０】なおさらに、請求項５に係る走行体の制動
装置は、走行体車輪で走行し、且つ手動推進形式の走行
体に制動力を付与する走行体の制動装置において、前記
走行車輪に連結されて誘起電力を発生すると共に、制動
力を発生する発電制動手段と、前記走行体の走行速度を
検出する走行速度検出手段と、前記発電制動手段の発電
電力によって駆動されて、前記走行速度検出手段で検出
した走行速度が設定速度以上であるときに、当該発電制
動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを備えてい
ることを特徴としている。

【００１１】また、請求項５に係る走行体の制動装置
は、前記請求項１乃至４の何れかの発明において、前記
発電制動手段は、前記制動力制御手段によって制動状態
に制御されるときに、所定周期で制動状態を中断して発
電状態に移行するように構成されていることを特徴とし
ている。

【００１２】さらに、請求項６に係る走行体の制動装置
は、前記請求項１乃至５の何れかの発明において、前記
制動力制御手段は、発電制動手段での発電電力を蓄積す
る電力蓄積手段を備えていることを特徴としている。

【００１３】さらにまた、請求項７に係る走行体の制動
装置は、前記請求項１乃至６の何れかの発明において、
前記制動力制御手段は、発電制動手段の制動状態を強制
的に解除する制動解除手段を有することを特徴としてい
る。

【００１４】なおさらに、請求項８に係る走行体の制動
装置は、前記請求項１乃至７の何れかの発明において、
前記発電制動手段は、走行体の車輪を支持する車軸に増
速手段を介して連結されていることを特徴としている。

【００１５】また、請求項９に係る走行体の制動装置
は、前記請求項１乃至８の何れかの発明において、前記
発電制動手段が、走行体の車輪を支持する車軸にクラン
チ手段及び増速手段を介して連結されていることを特徴
としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明を手動推進形式の自転車に適
用した場合の第１の実施形態を示す概略構成図である。

【００１８】図中、１は電動推進装置を有さない通常の
手動推進形式の自転車であって、複数のパイプ部材を組
合せて構成されたフレーム２を有し、このフレーム２の
前後に前輪４及び後輪５が回転自在に支持されている。

【００１９】このフレーム２は、前輪２を支持する前フ
ォーク２ａと、後輪５を支持するバックフォーク２ｂ
と、これら両フォーク２ａ，２ｂを支持するメインパイ
プ２ｃと、このメインパイプ２ｃから上方に設けられた
立パイプ２ｄ等により構成され、この立パイプ２ｄの上
端には、乗り手が着座するサドル２Ａが、前フォーク２
ａの上端にはハンドル２Ｂが取付けられている。

【００２０】また、メインパイプ２ｃの下側には、クラ
ンク軸３が中央部を水平として回転自在に支持され、こ
のクランク軸３の両端には、夫々ペダル３ａが取付けら
れている。

【００２１】そして、クランク軸３には原動スプロケッ
ト４Ａが固着され、後輪５にも同軸に従動スプロケット
４Ｂが固着され、これらスプロケット４Ａ，４Ｂ間にチ
ェーン４Ｃが巻装され、クランク軸３の回転に応じて後
輪５が回転駆動される。ここで、従動スプロケット４Ｂ
と後輪５の回転軸との間には図示しないワンウェイクラ
ッチが介装され、図１でペダル３ａを反時計方向に回転
させたときには、後輪５を反時計方向に回転させること
により前進するが、ペダル３ａを時計方向に回転させた
ときには後輪５は回転駆動されず、同様に後輪５が反時
計方向に回転している状態で、クランク軸３の回転を停
止しているときには、後輪５の反時計方向回転を継続す
る。

【００２２】また、ハンドル２Ｂには、左右両端部にブ
レーキレバー６が取付けられ、これらブレーキレバー６
が図示しないブレーキワイヤを介して後輪５に装着され
たバンドブレーキ７に連結されていると共に、前輪５の
前輪フォーク２ａに装着されて前輪５のリムを挟着する
ブレーキゴム８に連結されている。

【００２３】さらに、前輪４の中心部には、電気的制動
機構１０が配設されている。この電気的制動機構１０
は、図２及び図３に示すように、前輪フォーク２ａの先
端に固定された固定軸１１の前輪フォーク２ａの内側に
ベアリング１２を介して回転自在に支持された回転筒体
１３を有し、この回転筒体１３の内側に増速輪列として
の遊星歯車１４を介して発電制動機１５が接続されてい
る。

【００２４】ここで、遊星歯車１４は、回転筒体１３の
内周面に形成されたリングギヤ１４ａと、このリングギ
ヤ１４ａに噛合する３つのプラネタリピニオン１４ｂ
と、これらプラネタリピニオン１４ｂの内側に噛合し、
且つ固定軸１１にベアリング１４ｃを介して回転自在に
支持されたサンギヤ１４ｄとで構成され、３つのプラネ
タリピニオン１４ｂを連結するピニオンキャリア１４ｅ
が固定軸１１に固着され、サンギヤ１４ｄが発電制動機
１５に連結されている。

【００２５】発電制動機１５は、コアレス・タイプのブ
ラシレスモータで構成されており、サンギヤ１４ｄに円
筒状カラー１５ａを介して連結された回転円板でなるロ
ータバックヨーク１５ｂに界磁用マグネット１５ｃを配
設したロータ１５ｄと、界磁用マグネット１５ｃと近接
対向する位置に固定軸１１に固着されて配設されたステ
ータ１５ｅとを備えている。

【００２６】界磁用マグネット１５ｃは、図４（ａ）〜
（ｃ）に示すように、円周方向に交互にＮ・Ｓ極に着磁
されてロータバックヨーク１５ｂに貼着されている。

【００２７】また、ステータ１５ｅは、スター接続した
３相の励磁コイルＵ，Ｖ，Ｗがステータバックヨーク１
５ｆに配設されており、これら励磁コイルＵ，Ｖ，Ｗ
は、各コイル中心部に鉄心を備えていないコアレスタイ
プのものが用いられている。

【００２８】このように、コアレス・タイプのモータを
使用することにより、自転車を人力のみによって走行さ
せる場合に、モータの鉄損（ヒステリシス損、渦電流
損）を減少することができ、コアド・タイプのモータに
比較して、人力の負荷となることを極限することができ
る。

【００２９】一方、発電制動機１５の各励磁コイルＵ、
Ｖ及びＷの他端と接地との間に夫々スイッチング素子と
してのエンハンスメント形ＮチャネルＭＯＳ電界効果ト
ランジスタ２１Ｕ、２１Ｖ及び２１Ｗが介挿されてブレ
ーキ回路２２が構成されている。この発電制動機１５及
びブレーキ回路２２によって電圧制御発振器（ＶＣＯ）
２３が構成されている。

【００３０】この電圧制御発振器２３には、回転制御手
段としての回転制御装置３０が接続されている。

【００３１】この回転制御装置３０は、図５に示すよう
に、発電制動機１５の各励磁コイルＵ、Ｖ及びＷの他端
と電界効果トランジスタ２１Ｕ、２１Ｖ及び２１Ｗのド
レインとの接続点が夫々接続された電源回路３１を有す
る。この電源回路３１は、各励磁コイルＵ、Ｖ及びＷの
他端と電界効果トランジスタ２１Ｕ、２１Ｖ及び２１Ｗ
のドレインとの接続点が一対のダイオードＤ_U1，Ｄ_U2、
Ｄ_V1，Ｄ_V2及びＤ_W1，Ｄ_W2の直列回路の中点に夫々接続
され、各直列回路の両端が互いに接続されてコンデンサ
Ｃに接続され、このコンデンサＣの正極側が回転制御回
路３５に接続され、負極側が接地された構成を有する。

【００３２】ここで、充電用コンデンサＣ、励磁コイル
Ｕ，Ｖ，Ｗ及び電界効果トランジスタ２１Ｕ、２１Ｖ及
び２１Ｗで昇圧チョッパ回路が構成され、励磁コイル
Ｕ，Ｖ，Ｗの誘起電圧より高い電圧を充電用コンデンサ
Ｃ及び回転制御回路３５に供給する。

【００３３】回転制御回路３５は、電源回路３１の充電
用コンデンサＣの端子電圧を監視し、これが予め設定し
た過電圧設定値Ｖ_RO以上となると高レベルの過電圧検出
信号ＶＯを電源回路３１のダイオードブリッジ回路と充
電用コンデンサＣとの間に介挿したＰＮＰ型のスイッチ
ング用トランジスタＱ１に出力する過電圧検出用コンパ
レータ３２と、所定周波数の発振信号を出力する水晶振
動子３６と、この水晶振動子３６の発振出力を所望の分
周比で分周し、目標速度パルス信号Ｐv として出力する
プログラマブル分周器３７と、非反転入力側に発電制動
機１５のステータコイルＵ〜Ｗのうちの１つ例えばステ
ータコイルＶ及び電界効果トランジスタ２１Ｖ間の誘起
電圧が供給され、反転入力側に参照電圧Ｖref が供給さ
れ誘起電圧が参照電圧Ｖref 以上であるときに高レベル
となり発電機の誘起電圧と同じ周期となる回転検出パル
ス信号Ｐr を出力する発電制動機１５の回転検出手段と
してのコンパレータ３８と、プログラマブル分周器３７
の目標速度パルス信号Ｐvがダウン端子ｔ_D に、コンパ
レータ３８の回転検出パルス信号Ｐr がアップ端子ｔ_U
に夫々入力されカウント値ＮをＢＣＤで出力するアップ
／ダウンカウンタ３９と、アップ／ダウンカウンタ３９
のカウント出力Ｎが供給されてこれに基づいてブレーキ
回路２２の電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗをオン
・オフ制御するブレーキ制御回路４０とで構成されてい
る。

【００３４】プログラマブル分周器３７は、例えばプロ
グラマブルＮ進カウンタで構成されていて、４ビットの
データ入力端子を有し、これらデータ入力端子に例えば
ハンドル２Ｂに設けた速度設定スイッチ３７ａからの設
定データを入力することにより、選択されたデータ入力
端子の組み合わせによって分周比ｎが設定され周波数比
（１／ｎ）が決定される。この設定された分周比で水晶
振動子３６の発振信号を分周した目標速度パルス信号を
出力する。このとき、一番小さい分周比に設定された目
標速度パルス信号の周波数がブレーキ回路２２を開放し
た状態即ち非制動時にコンパレータ３８から出力される
回転検出パルス信号の最大周波数より低くなるように設
定されている。

【００３５】ここで、速度設定スイッチ３７ａは、例え
ば複数の選択位置を備えたスライドスイッチ構成を有
し、操作レバー３７ｂを摺動させて選択位置を選択する
ように構成され、例えば左側の選択位置から右側の選択
位置に行くに従いプログラマブル分周器３７の分周比が
大きくなるような設定データを出力して、設定車速が順
次小さくなるように設定されている。

【００３６】また、コンパレータ３８は、電圧制御発振
器２３からの出力波形を発電制動機１５に影響しないよ
うにハイインピーダンスで受けるように構成されてい
る。

【００３７】さらに、スイッチングトランジスタＱ２及
びＱ３の夫々は、ＮＰＮ型が選択され、それらのベース
が互いに接続されて、例えばハンドル２Ｂに設けられた
制動開始スイッチ９Ｓとブレーキレバー６を操作したと
きにオン状態となるブレーキスイッチ９Ｂとの並列回路
を介して正の電源端子に接続され、制動開始スイッチ９
Ｓ及びブレーキスイッチ９Ｂが共にがオフ状態であると
きにスイッチングトランジスタＱ２及びＱ３がオフ状態
となり、制動開始スイッチ９Ｓ及びブレーキスイッチ９
Ｂの何れかがオン状態であるときにスイッチングトラン
ジスタＱ２及びＱ３がオン状態となるように構成されて
いる。

【００３８】一方、スイッチングトランジスタＱ２及び
Ｑ３のベースの接続点がインバータ３９ａ及びコンデン
サ及び抵抗で構成される微分回路３９ｂに接続され、こ
の微分回路３９ｂから制動開始スイッチ９Ｓ又はブレー
キスイッチ９Ｂがオン状態からオフ状態に切換わるとき
にリセットパルスが出力され、これがアップ／ダウンカ
ウンタ３９に供給されて、リセットパルスによってカウ
ント値Ｎが“０”にクリアされる。

【００３９】また、ブレーキ制御回路４０は、図６に示
すように、アップ／ダウンカウンタ３９から出力される
カウント値Ｎをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器４
１と、このＤ／Ａ変換器４１から出力される電圧を所定
制限電圧Ｖ_MAX 以下に制限するリミッタ４２と、このリ
ミッタ４２のリミッタ出力Ｖ_L をパルス幅に変換するパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）回路４３と、このパルス幅変調回
路４３のパルス出力を反転するインバータ４４とで構成
されており、インバータ４４の出力パルスをブレーキ制
御信号ＢＳとしてブレーキ回路２２の電界効果トランジ
スタ２１Ｕ〜２１Ｗに供給する。

【００４０】ここで、リミッタ４２の制限電圧Ｖ
_MAX は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ブレーキ回
路２２での電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗをデュ
ーティ駆動する際に、ブレーキ状態が１００％継続され
ると、発電制動機１５の励磁コイルＵ〜Ｗからの誘起電
圧が電源回路３１に供給されない状態となることによ
り、充電用コンデンサＣが充電不能となって、その充電
電圧が回転制御回路３５で必要とする作動電圧以下に放
電されることを防止して、充電用コンデンサＣでの充電
電圧が回転制御回路３５で必要とする作動電圧を十分確
保できるように、デューティ比の上限を設定する電圧に
設定されている。

【００４１】次に、上記実施形態の動作を説明する。

【００４２】今、自転車が停止している状態では、前輪
４及び後輪５が回転していないので、発電制動機１５の
ステータ１５ｄも回転停止状態であるので、これらから
誘起電圧は発生されず、電源回路３１のコンデンサＣの
蓄電圧も略零であるものとする。

【００４３】このため、回転制御回路３５には電源が供
給されていないので、作動停止状態を維持し、ブレーキ
制御回路４０から出力されるブレーキ制御信号ＢＳがオ
フ状態であり、ブレーキ回路２２の各電界効果トランジ
スタ２１Ｕ〜２１Ｗもオフ状態であり、非制動状態を維
持している。

【００４４】この状態から、乗り手がペダル３ａを踏込
むことにより、自転車の走行を開始させると、これに応
じて前輪４及び後輪５が回転を開始するため、前輪４の
回転が回転筒体１３が回転を開始し、この回転が遊星歯
車１４のリングギヤ１４ａ、プラネタリピニオン１４ｂ
及びサンギヤ１４ｃで増速されて、発電制動機１５に伝
達される。

【００４５】このため、発電制動機１５のロータ１５ｄ
が回転し、その回転速度に応じてステータコイルＵ，
Ｖ，Ｗから夫々１２０°位相がずれた３相交流電圧が誘
起され、これが電源回路３１に供給され、この電源回路
３１のダイオードＤ_U1〜Ｄ_W2で全波整流される。

【００４６】このとき、自転車が走行を開始した直後で
あるので、過電圧検出用コンパレータ３２の過電圧検出
信号ＶＯが低レベルとなり、これに応じてスイッチング
トランジスタＱ１はオン状態となっているので、ダイオ
ードＤ_U1〜Ｄ_W2の全波整流出力は、スイッチングトラン
ジスタＱ１を介して充電用コンデンサＣが急速充電され
る。

【００４７】このため、充電用コンデンサＣの充電電圧
が回転制御回路３５に供給され、この回転制御回路３５
が作動状態となるが、このとき、非制動状態であるの
で、ブレーキスイッチ９がオフ状態を維持していること
から、プログラマブル分周器３７及び回転検出用コンパ
レータ３８の出力側に介挿されたスイッチングトランジ
スタＱ２及びＱ３が夫々オフ状態を維持し、アップ／ダ
ウンカウンタ３９のカウント値Ｎはリセット状態即ちカ
ウント値Ｎ＝０の状態を維持する。

【００４８】このため、ブレーキ制御回路４０のＤ／Ａ
変換器４１の出力電圧は図７（ａ）に示すように０Ｖと
なり、このためパルス幅変調回路４３の出力電圧は、図
７（ｂ）で破線図示のようにオン状態を継続することに
なり、これがインバータ４４で反転されることにより、
ブレーキ制御信号ＢＳは図７（ｃ）で破線図示のよう
に、オフ状態を継続することから、ブレーキ回路２２の
各電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗもオフ状態を維
持し、非制動状態を維持する。

【００４９】このとき、発電制動機１５として、コアレ
スモータが採用されているので、前述したように、電機
子内で発生する磁束の交番変化によって鉄損が生じるこ
とがなく、乗り手の手動推進力に負荷となることはな
い。

【００５０】この非制動状態での走行状態で、車速が増
加して、発電制動機１５で発生される誘起電圧が予め設
定した設定電圧以上となると、過電圧検出用コンパレー
タ３２から出力される過電圧制御信号ＶＯが高レベルと
なり、これによってスイッチングトランジスタＱ１がオ
フ状態となって、充電用コンデンサＣにする過大電圧の
供給が遮断されて、充電用コンデンサＣや回転制御回路
３５の各回路が損傷することを確実に防止する。

【００５１】この非制動状態での走行状態で下り坂を走
行する状態となって、制動開始スイッチ９Ｓをオン状態
とすると、回転制御回路３５において、スイッチングト
ランジスタＱ２及びＱ３が共にオン状態となることによ
り、プログラマブル分周器３７から出力される予め選択
された分周比の目標速度パルスＰv がアップ／ダウンカ
ウンタ３９ダウンカウント端子ｔ_D に入力されると共
に、回転検出用コンパレータ３８の回転検出パルス信号
Ｐr がアップ／ダウンカウンタ３９のアップカウント端
子ｔ_U に供給開始される。

【００５２】このとき、回転検出パルスＰr が予め設定
されたプログラマブル分周器３７から出力される目標速
度パルスＰv に対して高い周波数であるときには、アッ
プ／ダウンカウンタ３９のカウント値Ｎは時間の経過と
共に正方向に増加することになるため、ブレーキ制御回
路４０のＡ／Ｄ変換器４１の出力電圧Ｖ_N も図７（ａ）
に示すように徐々に高い値となることからパルス幅変調
回路４２から出力されるパルス信号Ｐ_W のデューティ比
は１００％から徐々に減少することになり、これがイン
バータ４３で反転されるので、ブレーキ制御信号ＢＳの
デューティ比は徐々に増加することになる。

【００５３】このブレーキ制御信号ＢＳがブレーキ回路
２２に供給されるので、ブレーキ回路２２の電界効果ト
ランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗがブレーキ制御信号ＢＳが高
レベルである区間でオン状態となることにより、徐々に
大きくなる制動力を発生することになる。

【００５４】このブレーキ回路２２での発生される制動
力によって発電制動機１５のロータ１５ｄの回転が減速
されることにより、遊星歯車１４を介して回転筒体１３
も減速し、前輪４が減速される。これに伴って、コンパ
レータ３８から出力される回転検出パルス信号Ｐr の周
波数も低下する。

【００５５】このため、アップ／ダウンカウンタ６４の
カウント値Ｎも減少し、Ａ／Ｄ変換器４１の出力電圧も
減少することからパルス幅変調回路４２の出力パルスＰ
_W のデューティ比が増加し、インバータ４３から出力さ
れるブレーキ制御信号ＢＳのデューティ比が減少ことに
より、ブレーキ回路２２の電界効果トランジスタ２１Ｕ
〜２１Ｗのオン状態となる区間が減少することにより、
制動力が減少して、アップ／ダウンカウンタ６４に一定
の溜まりパルス量を保ちながら目標速度パルス信号Ｐv
に応じた速度で自転車が定速駆動される。

【００５６】この結果、下り坂をブレーキレバー６を操
作することなく、所望速度で走行することができ、煩雑
なブレーキ操作を必要としないので、ハンドル操作に集
中することができ、安全走行を確保することができる。

【００５７】この下り坂走行状態で、自転車の車速をよ
り低い速度で定速走行させる場合には、速度設定スイッ
チ３７ａの操作レバー３７ｂを現在位置より右側に摺動
させて、より低い速度設定値を選択することにより、プ
ログラマブル分周器３７の分周比を大きくして、このプ
ログラマブル分周器３７から出力される目標速度パルス
信号Ｐv の周波数を小さくする。

【００５８】これに応じて、アップ／ダウンカウンタ３
９のカウント値Ｎが増加することにより、ブレーキ制御
回路４０から出力されるブレーキ制御信号ＢＳのデュー
ティ比が大きくなり、ブレーキ回路２２で発生する制動
力が大きくなって、自転車をより低い車速で定速走行さ
せることができる。

【００５９】逆に、下り坂での定速走行車速を増加させ
る場合には、速度設定スイッチ３７ａの操作レバー３７
ｂを現在位置より左側に摺動させて高い設定速度を選択
することにより、プログラマブル分周器３７から出力さ
れる目標速度パルス信号Ｐvの周波数が大きくなって、
アップ／ダウンカウンタ３９のカウント値Ｎが減少する
ことにより、ブレーキ制御回路４０から出力されるブレ
ーキ制御信号ＢＳのデューティ比が小さくなり、これに
応じてブレーキ回路２２で発生するブレーキ力が減少さ
れてより大きな車速で定速走行することができる。

【００６０】この下り坂での走行中に、制動力が不足す
る場合には、ブレーキレバー６を操作することにより、
ゴムブレーキ８又はバンドブレーキ７又はゴムブレーキ
８を作動させて前輪４又は後輪５に摩擦力による制動力
を付加することにより、自転車をより減速させることが
できる。

【００６１】そして、下り坂での制動走行を終了する際
には、制動開始スイッチ９Ｓをオフ状態とすることによ
り、スイッチングトランジスタＱ２及びＱ３がオフ状態
となり、アップ／ダウンカウンタ３９へのパルス入力が
停止されると共に、制動開始スイッチ９Ｓのスイッチ信
号がオン状態からオフ状態に変化する時点で、微分回路
３９ｂからリセットパルスが出力され、これがアップ／
ダウンカウンタ３９に供給されるので、そのカウント値
Ｎが“０”にクリアされて、ブレーキ制御回路４０から
出力されるブレーキ制御信号ＢＳのデューティ比が０％
となって、ブレーキ回路２２の各電界効果トランジスタ
２１Ｕ〜２１Ｗがオフ状態となり、非制動状態に復帰す
る。

【００６２】一方、制動開始スイッチ９Ｓがオフ状態で
ある非制動走行状態で、乗り手がブレーキレバー６を操
作して、制動状態とすると、この場合も、制動開始スイ
ッチ９Ｓと並列にブレーキスイッチ９Ｂが配設され、こ
のブレーキスイッチ９Ｂがブレーキレバー６の操作に応
動してオン状態となるので、前述した下り坂走行時と同
様に自転車の車速を速度設定スイッチ３７ａで設定され
た設定速度まで減少させる制動力が発生し、これがブレ
ーキレバー６の操作によるブレーキゴム８及びバンドブ
レーキ７ので発生する摩擦力による制動力に付加させる
ことになり、ブレーキレバー６の軽い操作で大きな制動
力を発揮することができ、幼児や婦女子のように握力の
低い乗り手でも必要な制動力を確保することができる。

【００６３】この場合、自転車の車速が車速設定スイッ
チ３７ａで設定された車速まで低下したときにアップ／
ダウンカウンタ３９のカウント値Ｎが“０”となり、ブ
レーキ制御回路４０から出力されるブレーキ制御信号Ｂ
Ｓのデューティ比が０％となって、ブレーキ回路２２の
各電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗがオフ状態とな
ることにより、制動力が解除されることになるが、この
状態では、車速が十分に低下しているので、ブレーキゴ
ム８及び／又はバンドブレーキ７による制動力で十分に
自転車を停止させることができる。

【００６４】このとき、制動開始時のブレーキ回路２２
で発生する初期制動力の大きさは、速度設定スイッチ３
７ａで設定される設定車速が低いほど大きな値となるこ
とから、予め乗り手の好みに応じて速度設定スイッチ３
７ａの選択位置を設定しておくことが好ましい。

【００６５】また、制動時にアップ／ダウンカウンタ３
９のカウント値Ｎが大きな値となり、ブレーキ制御回路
４０でＤ／Ａ変換器４１の出力電圧Ｖ_N がリミッタ４２
の制限電圧Ｖ_MAX 以上となると、リミッタ４２で制限電
圧Ｖ_MAX に制限されるので、パルス幅変調回路４３から
出力されるパルス信号のデューティ比が０％即ちブレー
キ制御信号ＢＳのデューティ比が１００％となることは
なく、ブレーキ回路２２での制動期間が制限されて、充
電用コンデンサＣで回転制御回路３５で必要とする作動
電圧を十分に確保することができる。

【００６６】このように、上記第１の実施形態において
は、電源回路３１の充電用コンデンサＣが常時充電され
ているので、常時回転制御回路３５が作動状態となって
おり、ブレーキスイッチ９Ｂ又は制動開始スイッチ９Ｃ
がオン状態となった時点から直ちに制動制御を行うこと
ができ、制動制御を高応答性を持って行うことができる
利点がある。

【００６７】なお、上記第１の実施形態においては、制
動開始スイッチ９Ｓ又はブレーキスイッチ９Ｂがオン状
態となったときに、アップ／ダウンカウンタ３９へのパ
ルス入力が可能となるように構成した場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、図８に示すよ
うに、電源回路３１から回転制御回路３５に供給する電
力を直接制動開始スイッチ９Ｓ又はブレーキスイッチ９
Ｂによってオン・オフするようにしてもよく、この場合
には、制動開始スイッチ９Ｓ又はブレーキスイッチ９Ｂ
がオン状態となったときに初めて回転制御回路３５が作
動状態となり、アップ／ダウンカウンタ３９に常時回転
検出パルス信号Ｐr 及び目標速度パルス信号Ｐv が入力
されることがないので、スイッチングトランジスタＱ２
及びＱ３、インバータ３９ａ及び微分回路３９ｂを省略
することができ回路構成を簡略化することができる。但
し、回転制御回路３５に電源投入時にアップ／ダウンカ
ウンタ３９のカウント値Ｎを“０”にリセットすること
が好ましい。

【００６８】また、上記第１の実施形態においては、ブ
レーキ回路２２と電源回路３１とを分離した場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、図９に
示すように、ダイオードブリッジ回路の下アームのダイ
オードＤ_U2，Ｄ_V2及びＤ_W2と並列にスイッチングトラン
ジスタ等のスイッチング素子Ｑ_U2，Ｑ_V2及びＱ_W2を接続
するか又は図示しないが上アームのダイオードＤ_U2，Ｄ
_V2及びＤ_W2と並列にスイッチ素子を接続してブレーキ回
路を構成し、各スイッチング素子Ｑ_U2〜Ｑ_W2にブレーキ
制御回路４０からのブレーキ制御信号ＢＳを供給するよ
うにしてもよく、さらには、ダイオードブリッジ回路の
全てのダイオードＤ_U1〜Ｄ_W2と並列にスイッチング素子
を接続してブレーキ回路を構成し、各スイッチング素子
を各励磁コイルで発生される誘起電圧の位相に応じて個
別に制御して、充電用コンデンサＣがブレーキ回路を介
して放電状態となることがないように制動制御してもよ
い。

【００６９】さらに、上記第１の実施形態では、発電制
動機１５を前輪４に設けた回転筒体１３内に配設した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、後輪５に回転筒体１３を設けて、その中に発電制動
機１５を設けることもでき、さらには、後輪側のスプロ
ケット４Ｂと回転軸との間に介挿したワンウェイクラッ
チを省略してスプロケット４Ｂを後輪回転軸と直結し、
これに代えてクランク軸３側のスプロケット４Ａとクラ
ンク軸３との間にワンウェイクラッチを設けると共に、
図１０に示すように、スプロケット４Ａの回転力を複数
の増速輪列５０を介して発電制動機１５のロータ１５ｄ
を回転駆動するようにして、後輪５に対して制動力を作
用させるようにしてもよい。

【００７０】この場合には、発電制動器１５を、図１０
に示すように、外周縁に複数の磁極を形成したロータ４
５と、このロータ４５を囲むステータヨーク４６ａにス
テータコイル４６ｂを巻装したステータ４６とで構成す
る単相モータ構成とすることもできる。

【００７１】さらにまた、上記第１の実施形態において
は、発電制動機１５として、コアレス・タイプのモータ
を適用した場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、励磁コイルＵ，Ｖ，Ｗは、各コイル中心
部に鉄心を備えているコアド・タイプのモータを適用す
ることもできる。

【００７２】この場合には、モータの鉄損（ヒステリシ
ス損、渦電流損）を生じることから、図１１に示すよう
に、前述した図８において、ブレーキスイッチ９Ｂ又は
制動開始スイッチ９Ｓを電源回路３１のダイオードブリ
ッジ回路の出力側とスイッチングトランジスタＱ１との
間に介挿し、非制動時にはブレーキスイッチ９Ｂ及び制
動開始スイッチ９Ｓがオフ状態であることにより、発電
制動機１５の励磁コイルＵ，Ｖ及びＷの他端をオープン
として、発電制動機１５を非作動状態として充電用コン
デンサＣへの充電を停止することにより、乗り手の負担
増を排除し、制動時には、ブレーキスイッチ９Ｂ又は制
動開始スイッチ９Ｓがオン状態となることにより、充電
用コンデンサＣの充電を開始し、その充電電圧が回転制
御回路３５の作動電圧以上となると、前述した第１の実
施形態と同様の制動力制御が実行される。

【００７３】なおさらに、上記第１の実施形態において
は、電源回路３１の充電用コンデンサＣを常時充電する
ようにした場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、図１２に示すように、充電用コンデンサ
Ｃの充電電圧が過電圧を検出する設定電圧より低い回転
制御回路３５での安定作動電圧に達したときに作動され
るサンプリング信号発生回路５１を設け、このサンプリ
ング信号発生回路５１から所定周期で出力されるデュー
ティ比の大きいサンプリングパルスＰs をオア回路５２
の一方の入力側に供給すると共に、このオア回路５２の
他方の反転入力側に過電圧検出用コンパレータ３２の過
電圧検出信号ＶＯを供給し、このオア回路５２の出力側
をスイッチングトランジスタＱ１のベースに接続する構
成とすることにより、充電用コンデンサＣの充電電圧が
回転制御回路３５の安定作動電圧未満であるときには安
定作動電圧に達するまでサンプリングパルス形成回路５
１が非作動状態を継続するので、スイッチングトランジ
スタＱ１がオン状態を維持して充電用コンデンサＣが連
続的に充電され、その充電電圧が安定作動電圧に達し且
つ過電圧検出用コンパレータ３２で過電圧を検出してい
ないときに、サンプリングパルス形成回路５１が作動状
態となってサンプリングパルスＰs に基づいてそのオン
区間でスイッチングトランジスタＱ１をオフ状態とし、
充電用コンデンサＣをサンプリングパルスＰs のオフ区
間で周期的に充電するようにしてもよい。

【００７４】また、上記第１の実施形態においては、前
輪４の回転力が直接発電制動機１５に入力される場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、図
１３に示すように、遊星歯車１４のサンギヤ１４ｄに連
結された発電制動機１５の円筒状カラー１５ａに代えて
ブレーキレバー６にブレーキワイヤ６０を介して連結さ
れ、ブレーキレバー６の非操作状態で、リターンスプリ
ング６１によって非締結状態を維持し、操作状態でリタ
ーンスプリング６１に抗して締結状態となる噛み合いク
ラッチ６２を設けることにより、ブレーキレバー６が操
作状態となった制動時にのみ発電制動機１５が作動状態
となるようにしてもよい。

【００７５】ここで、噛み合いクラッチ６２は、右端面
にクラッチ歯を形成したクラッチ筒体６２ａが遊星歯車
１４のサンギヤ１４ｄに取付けた外周面にスプラインを
形成したスプライン筒体６２ｂに軸方向に摺動可能にス
プライン結合され、他方の左端面にクラッチ歯を形成し
たクラッチ筒体６２ｃはベアリング６２ｄによって固定
軸１１に回転自在に配設され、クラッチ歯と反対側に発
電制動機１５のロータ１５ｄが取付けられ、クラッチ筒
体６２ａがブレーキワイヤ６０に接続されてブレーキレ
バー６の操作時に右動してクラッチ筒体６２ｃに噛み合
うように構成されている。

【００７６】この場合には、制動時にのみ発電制動機１
５が作動状態となるので、一般的なコアドモータを適用
したときでも、非制動時には発電制動機１５が動力伝達
系から遮断されているので、乗り手の負荷となることを
確実に防止することができる。

【００７７】次に、本発明の第２の実施形態を図１４に
ついて説明する。

【００７８】この第２の実施形態は、充電用コンデンサ
Ｃでの充電電圧を回転制御回路３５で必要とする電圧以
上に確実に維持するようにしたものである。

【００７９】この第２の実施形態では、図１４に示すよ
うに、ブレーキ制御回路４０の出力側にアンド回路７１
が設けられ、このアンド回路７１の一方の非反転入力側
にブレーキ制御回路４０から出力されるブレーキ制御信
号ＢＳが入力され、他方の反転入力側にリミッタ４２に
よって確保される最小充電時間の半分程度の時間オン状
態となるパルス幅で且つパルス幅変調周期の１／５程度
の周期となるパルス信号を発生するパルス信号発生回路
７２からのパルス信号Ｐ_P が入力され、アンド回路７１
の出力側がブレーキ回路２２の電界効果トランジスタ２
１Ｕ〜２１Ｗのベースに接続されていることを除いて
は、前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、図５
との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれ
を省略する。

【００８０】この第２の実施形態によると、アップ／ダ
ウンカウンタ３９のカウント値Ｎが大きくなって、Ｄ／
Ａ変換器４１の出力電圧Ｖ_N がリミッタ４３で制限電圧
Ｖ_MAX に制限される状態であるか否かにかかわらず、ブ
レーキ制御信号ＢＳが図１５（ｂ）に示すようにオン状
態であるときに、パルス信号発生回路６２からの図１５
（ｃ）に示すパルス信号Ｐ_P がオン状態となると、ブレ
ーキ回路２２に供給されるパルス信号は図１５（ｄ）に
示すように、パルス信号Ｐ_P がオン状態である区間強制
的にオフ状態となる。

【００８１】このため、ブレーキ制御信号ＢＳの強制オ
フ区間で、各励磁コイルＵ〜Ｗで誘起される誘起電圧が
ダイオードブリッジ回路で全波整流されて充電用コンデ
ンサＣに供給されるので、この充電用コンデンサＣの端
子間電圧は、図１５（ａ）に示すように、パルス発生回
路６２のパルス信号Ｐ_P がオン状態である区間で急速充
電され、ブレーキ制御信号ＢＳがオフ状態である区間で
比較的長く充電されることになり、こまめに充電される
ことにより、充電電圧を回転制御回路３５で必要とする
作動電圧Ｖ_OPより十分高い状態に維持することができ、
回転制御回路３５が不必要に動作停止することにより制
動力が断続的に作用することを確実に防止することがで
きる。

【００８２】なお、上記第１及び第２の実施形態におい
ては、回転制御回路３５をアップ／ダウンカウンタ３９
を使用して構成した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、図１６に示すように、プログラ
マブル分周器３７から出力される目標速度パルス信号Ｐ
v とコンパレータ３８から出力される回転検出パルス信
号Ｐr とを位相比較回路７５に供給して位相比較し、そ
の位相差に応じたパルス信号をローパスフィルタ７６に
供給して積分すると共に位相補償を行って直流電圧とす
るフェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）回路を構成
し、このＰＬＬ回路から出力される位相差電圧信号をＡ
／Ｄ変換器４１を省略したブレーキ制御回路４０に供給
することにより、ブレーキ制御信号ＢＳを得るようにし
ても、前述した実施形態と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００８３】また、上記第１及び第２の実施形態におい
ては、目標速度設定をプログラマブル分周器３７を使用
して設定する場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、図１７に示すように、水晶振動子３６
に分周比の異なる複数Ｎ個の分周器３７ａ，３７ｂ……
３７Ｎを並列に接続し、これらの出力をアナログスイッ
チ等で構成されるセレクタ７８で選択するようにしても
よい。

【００８４】さらに、プログラマブル分周器３７に代え
て図１８に示すように水晶振動子３６の発振周波数に比
較して遥かに低い周波数の基準クロック信号発生回路７
９と、この基準クロック信号発生回路７９の出力パルス
を前述した第１の実施形態における速度設定スイッチ３
７ａと同様の速度設定スイッチ８０ａの操作レバー８０
ｂで選択される任意の逓倍比に逓倍するプログラマブル
逓倍器８０とを設けて、プログラマブル逓倍器８０から
目標速度パルス信号Ｐv を出力するようにしてもよい。

【００８５】さらにまた、プログラマブル分周器３７に
代えて図１９に示すように、充電用コンデンサＣの端子
電圧が供給される可変抵抗器８１を例えばハンドル２Ｂ
に設け、この可変抵抗器８１の摺動子８１ａから出力さ
れる電圧をＶ／Ｆ変換器８２でパルス信号に変換して目
標速度パルス信号Ｐv を発生させるようにしてもよい。

【００８６】なおさらに、プログラマブル分周器３７に
代えて図２０に示すように、基準クロック信号発生回路
８３から出力される例えば１Ｈｚの基準クロック信号が
一方の入力端に入力される位相比較器８４の他方の入力
端に分周器８５から出力される１Ｈｚの分周パルス信号
を入力し、位相比較器８４から出力される位相差信号を
ローパスフィルタ８６で積分して直流化し、この直流信
号をＤＣアンプ８７で増幅して電圧制御発振器８８に供
給して例えば６４Ｈｚのパルス信号を得、このパルス信
号を分周器８５に供給して、順次半分の周波数に分周
し、電圧制御発振器８８から出力される６４Ｈｚ、分周
器８５で分周される３２Ｈｚ、１６Ｈｚ、８Ｈｚ、４Ｈ
ｚ、２Ｈｚ及び１Ｈｚのパルス信号をセレクタ８９で選
択することにより、目標速度パルス信号Ｐv を形成する
ようにしてもよい。

【００８７】また、上記第１及び第２の実施形態におい
ては、プログラマブル分周器３７、コンパレータ３８及
びアップ／ダウンカウンタ３９で速度制御手段を構成し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、図２１に示すように、充電用コンデンサＣの端子
電圧が供給された可変抵抗器９１の摺動子９１ａから出
力される電圧を目標速度指令値として三角波発生回路９
２からの三角波が一方の入力側に入力された比較器９３
の他方の入力側に入力することにより、直接デューティ
制御されたブレーキ制御信号ＢＳを形成するようにして
もよい。

【００８８】さらに、上記第１及び第２の実施形態にお
いては、回転筒体１３の回転力を遊星歯車１４を介して
発電制動機１５に伝達する場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、遊星歯車１４を省略し、
これに代えて発電制動機１５のロータ径を大きくして磁
極数を増大させても上記実施形態と同様の作用効果を得
ることができる。

【００８９】次に、本発明の第３の実施形態を図２２に
ついて説明する。

【００９０】この第３の実施形態は、制動開始時の車速
に基づいて所望の目標速度を設定することを可能とする
ようにしたものである。

【００９１】この第３の実施形態では、図２２に示すよ
うに、電源回路３１の充電用コンデンサＣの出力側に定
電圧回路１０１を設け、この定電圧回路１０１の定電圧
出力をマイクロコンピュータ７２に入力し、このマイク
ロコンピュータ１０２で、ブレーキ回路２２を制御する
ようにしている。

【００９２】この第３の実施形態では、発電制動機１５
の各励磁コイルＵ〜Ｗから出力される誘起電圧を夫々回
転検出用コンパレータ３８Ｕ〜３８Ｗに供給し、これら
コンパレータ３８Ｕ〜３８Ｗの回転検出パルス信号Ｐr
をその立ち上がりで比較的小さいパルス幅のパルス信号
を発生するワンショット回路７２Ｕ〜７２Ｗに供給し
て、一定幅のパルス信号を得、これらをオア回路１０４
を介してマイクロコンピュータ１０２に回転速度信号と
して入力すると共に、制動開始車速Ｖs の例えば４／
４、３／４、２／４、１／４の車速のうちの何れを目標
車速として設定するかを選択する目標車速選択スイッチ
１０５の２ビットの選択信号を入力する。

【００９３】マイクロコンピュータ１０２は、オア回路
１０４の回転速度信号が得られる毎に、外部割り込み処
理として車速演算処理が実行され、この車速演算処理
で、単位時間当たりのパルス数を計測するか又は回転速
度信号のパルス信号間の経過時間を計測して、車速を演
算し、その演算結果を記憶装置に形成した車速記憶領域
に更新記憶する。

【００９４】また、マイクロコンピュータ１０２は、メ
インプログラムとして、図２３に示すブレーキ制御処理
を実行する。

【００９５】このブレーキ制御処理は、先ず、ステップ
Ｓ１に移行して、ブレーキスイッチ９Ｂ及び制動開始ス
イッチ９Ｓのスイッチ信号を読込み、これらの何れかが
オン状態であるか否かを判定し、これらが共にオフ状態
であるときには、これらがオン状態となるまで待機し、
ブレーキスイッチ９Ｂ又は制動開始スイッチ９Ｓがオン
状態となると、ステップＳ２に移行する。

【００９６】このステップＳ２では、上述した車速演算
処理によって車速記憶領域に記憶されている車速Ｖを制
動開始車速Ｖs として読込み、次いでステップＳ３に移
行して、目標車速設定スイッチ１０５の選択信号を読込
んでからステップＳ４に移行する。

【００９７】このステップＳ４では、選択信号Ｓ_V をも
とに予め設定した記憶テーブルを参照して乗数Ｍを設定
し、設定した乗数Ｍと制動開始車速Ｖs とを乗算して目
標車速Ｖ^* を算出し、これを記憶装置の目標車速記憶領
域に記憶する。ここで、記憶テーブルは、選択信号Ｓ_V
が「００」であるときには乗数Ｍとして最小値「１／
４」を選択し、「０１」であるときには乗数Ｍとして中
間値「２／４」を選択し、「１０」であるときには乗数
Ｍとして中間値「３／４」を選択し、「１１」であると
きには乗数Ｍとして最大値「４／４（＝１）」を選択す
るように設定されている。

【００９８】次いで、ステップＳ５に移行して、現在車
速Ｖを読込み、次いでステップＳ６に移行して、現在車
速Ｖと目標車速Ｖ^* との偏差ΔＶ（＝Ｖ−Ｖ^* ）を算出
してからステップＳ７に移行する。

【００９９】このステップＳ７では、偏差ΔＶが予め設
定されたブレーキ制御信号ＢＳのデューティ比の上限を
設定する制限値Ｖ_L を超えているか否かを判定し、ΔＶ
≦Ｖ_L であるときには、ステップＳ８に移行して、偏差
ΔＶが負であるかを判定し、ΔＶ≧０であるときにはス
テップＳ９に移行して偏差ΔＶをそのまま制動指令値Ｖ
Ｂとして設定してからステップＳ１２に移行し、ΔＶ＜
０であるときにはステップＳ１０に移行して制動指令値
ＶＢを“０”に設定してステップＳ１２に移行する。

【０１００】また、ステップＳ７の判定結果がΔＶ＞Ｖ
_L であるときには、ステップＳ１１に移行して、制限値
Ｖ_L を制動指令値ＶＢとして設定してからステップＳ１
２に移行する。

【０１０１】ステップＳ１２では、ステップＳ９〜Ｓ１
１で設定された制動指令値ＶＢをリミッタ４２を省略し
たブレーキ制御回路４０に出力し、次いでステップＳ１
３に移行して、ブレーキスイッチ９Ｂ又は制動開始スイ
ッチ９Ｓがオン状態を継続しているか否かを判定し、オ
ン状態を継続しているときにはステップＳ５に戻り、オ
フ状態であるときにはステップＳ１４に移行して、制動
指令値ＶＢの出力を停止してから前記ステップＳ１に戻
る。

【０１０２】この第３の実施形態によると、自転車が非
制動状態で走行している状態では、発電制動機１５で発
電された電力が電源回路３１に供給されて、この電源回
路３１でマイクロコンピュータ１０２で必要とする定電
圧を形成するので、このマイクロコンピュータ１０２が
作動状態となっており、オア回路１０４から回転検出パ
ルス信号が入力される毎に車速演算処理によって車速Ｖ
が算出され、これが記憶装置の車速記憶領域に更新記憶
される。

【０１０３】また、マイクロコンピュータ１０２は、図
２３の制動制御処理をメインプログラムとして実行する
ので、非制動状態では、ブレーキスイッチ９Ｂ及び制動
開始スイッチ９Ｓがオフ状態を維持していることからス
テップＳ１でブレーキスイッチ９Ｂ及び制動開始スイッ
チ９Ｓがオン状態となるまで待機する。

【０１０４】この非制動状態から、ブレーキレバー６を
操作することにより、ブレーキスイッチ９Ｂをオン状態
とするか又は下り坂で制動開始スイッチ９Ｓをオン状態
として制動状態とすると、図２３の制動制御処理におい
て、ステップＳ１からステップＳ２に移行し、制動開始
時の車速Ｖを読込み、次いでステップＳ３で速度選択ス
イッチ１０５で設定される速度選択信号Ｓ_V を読込む。

【０１０５】このとき、乗り手が速度選択スイッチ１０
５で比較小さな制動力となる速度設定値を選択して速度
選択信号Ｓ_V が「１０」であるものとすると、この速度
選択信号Ｓ_V をもとに記憶テーブルを参照して乗数Ｍと
して「３／４」が設定される。

【０１０６】このため、ステップＳ４で制動開始時の車
速Ｖに３／４を乗じた目標車速Ｖ^*が算出され、これが
目標車速記憶領域に記憶される。

【０１０７】次いで、ステップＳ５に移行して、現在車
速Ｖを読込んでからステップＳ６で現在車速Ｖと目標車
速Ｖ^* との偏差ΔＶを算出する。このとき、制動開始時
であっても緩制動状態が選択されていることにより偏差
ΔＶが比較的小さい値となって、例えば制限値Ｖ_L 未満
であるものとすると、ステップＳ７からステップＳ８に
移行し、ΔＶ＞０であるので、ステップＳ９に移行して
偏差ΔＶをそのまま制動指令値ＶＢとして設定し、これ
をブレーキ制御回路４０に出力する。

【０１０８】このため、ブレーキ制御回路４０では、Ｄ
／Ａ変換器４１から前述した第１の実施形態におけるリ
ミッタ４２の制限出力より低い出力電圧がパルス幅変調
回路４３に供給されることから、このパルス幅変調回路
４３から制動指令値ＶＢに応じたデューティ比の変調出
力が得られ、これがインバータ４４で反転されてブレー
キ制御信号ＢＳとしてブレーキ回路２２の各電界効果ト
ランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗに供給されて、制動力が発生
され、車速Ｖが図２４で実線図示の特性曲線Ｌ１で示す
ように減少する。

【０１０９】その後、現在車速Ｖと目標車速Ｖ^* との偏
差ΔＶが小さくなるに従ってブレーキ制御信号ＢＳのデ
ューティ比が小さくなってブレーキ回路２２で発生する
制動力も小さくなることから、車速Ｖの減少量も少なく
なり、現在車速Ｖが目標車速Ｖ^* に一致すると、ブレー
キ制御信号ＢＳのデューティ比が０％となってブレーキ
回路２２の各電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗがオ
フ状態となり、制動力の発生が停止され、その後現在車
速Ｖが目標車速Ｖ^* より増加すると制動力が発生される
ことにより、現在車速Ｖが目標車速Ｖ^* に制御される。

【０１１０】この制動状態からブレーキスイッチ９Ｂ及
び制動開始スイッチ９Ｓが共にオフ状態となると、ステ
ップＳ１３からステップＳ１４に移行して制動指令値Ｖ
Ｂの出力を停止してからステップＳ１に戻ることによ
り、ブレーキ回路２２で制動力を発生しているときに
は、これが解除されて非制動状態に復帰する。

【０１１１】一方、制動開始時に速度設定スイッチ１０
５で中制動状態又は大制動状態が設定されているときに
は、これらに応じて図２３の制動制御処理におけるステ
ップＳ４で算出される目標車速Ｖ^* が小さい値となるこ
とにより、制動開始時に現在車速Ｖと目標車速Ｖ^* との
偏差ΔＶが制限値Ｖ_L より大きな値となることにより、
ステップＳ７からステップＳ１１に移行して、制動指令
値ＶＢとして制限値Ｖ_L が設定されることにより、必要
最小限の発電量を確保できる最大デューティ比のブレー
キ制御信号ＢＳがブレーキ回路２２に出力されることに
より、最大制動力が発生され、これによって図２４で破
線又は一点鎖線図示の特性曲線Ｌ２及びＬ３で示すよう
に大きな減速度で車速が減少し、偏差ΔＶが制限値Ｖ_L
以下となる偏差ΔＶが制動指令値ＶＢとして設定される
ことにより、ブレーキ回路２２での制動力が徐々に低下
されて目標車速Ｖ^* に達すると制動力が解除され、その
後現在車速Ｖが目標車速Ｖ^* に一致するように制御さ
れ、ブレーキスイッチ９Ｂ及び制動開始スイッチ９Ｓが
共にオフ状態となると非制動状態に復帰する。

【０１１２】また、下り坂を走行する状態となって、現
在車速Ｖを維持したいときには、速度設定スイッチ１０
５で「４／４」を選択して速度選択信号Ｓ_V を「１１」
とすることにより、目標車速Ｖ^* が制動開始車速Ｖs に
設定されて、制動開始時の車速を維持することができ
る。

【０１１３】なお、上記第３の実施形態においては、ブ
レーキスイッチ９Ｂ及び制動開始スイッチ９Ｓがオン状
態からオフ状態に復帰したときに、制動指令値ＶＢの出
力が停止されて直ちに制動力の発生が停止される場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、ブ
レーキスイッチ９Ｂ及び制動開始スイッチ９Ｓがオン状
態からオフ状態に復帰したときに、制動指令値ＶＢが
“０”でない比較的大きな値であるときには、時間の経
過と共に制動指令値ＶＢから所定値ΔＶＢを順次減算処
理することにより制動指令値ＶＢを徐々に減少させて、
制動力を緩やかに解除するようにしてもよく、この場合
には下り坂等で急に制動力が解除されて加速状態に移行
することを確実に防止して安全走行を確保することがで
きる。

【０１１４】また、上記第３の実施形態においては、マ
イクロコンピュータ７４を使用しているので、充電用コ
ンデンサＣの端子電圧を検出し、これが予め設定された
閾値電圧以下となったときに、制動指令値ＶＢの出力を
充電用コンデンサＣを充電するに十分な所定時間の間停
止してマイクロコンピュータ１０２の作動電圧を確保す
ることが好ましい。

【０１１５】さらに、上記第３の実施形態においては、
ブレーキスイッチ９Ｂ又は制動開始スイッチ９Ｓがオン
状態となったときに、直ちに制動制御処理を実行する場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、ブレーキスイッチ９Ｂがオン状態となったときに
は、制動開始時から所定時間の間車速の変化を監視し、
その車速変化量が予め設定した閾値以上であるときに
は、手動操作による制動力で十分であると判断してブレ
ーキ回路２２での制動制御を行わず、車速変化量が閾値
未満であるときに図２３の制動制御処理を行うようにし
てもよい。

【０１１６】さらにまた、上記第１〜第３の実施形態に
おいては、ブレーキ制御回路４０によってブレーキ回路
２２の電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗをデューテ
ィ制御する場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、電界効果トランジスタ２１Ｕ〜２１Ｗの
ゲートに印加する電圧を制御して制動力を制御するよう
にしてもよい。

【０１１７】なおさらに、上記第１〜第３の実施形態に
おいては、ブレーキレバー６が操作されているか否かを
ブレーキスイッチ９ｂで検出するようにした場合につい
て説明したが、これに限定されるものではなく、ブレー
キレバー６の操作量をポテンショメータ等で検出する
か、ブレーキワイヤに係る制動トルクをトルクセンサで
検出して、乗り手の制動操作量を検出し、検出した制動
操作量が大きくなるに従ってブレーキ回路２２で発生す
る制動力を大きくするように制動力制御するようにして
もよい。

【０１１８】また、上記第１〜第３の実施形態において
は、本発明を自転車に適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、搬送台車、３輪
車、乳母車、車椅子等の手動推進力で走行する走行体に
適用することができる。

【０１１９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、走行体車輪で走行し、且つ手動推進形式の
走行体に制動力を付与する走行体の制動装置において、
前記走行車輪に連結されて誘起電力を発生すると共に、
制動力を発生する発電制動手段と、該発電制動手段の発
電電力によって駆動されて当該発電制動手段の制動力を
制御する制動力制御手段とを備えているので、電池やバ
ッテリ等の電源を必要とすることなく、電気的な制動力
を発生させることができるという効果が得られる。

【０１２０】また、請求項２に係る発明によれば、走行
体に制動力を作用させるか否かを設定する制動力操作設
定手段と、前記走行車輪に連結されて誘起電力を発生す
ると共に、制動力を発生する発電制動手段と、該発電制
動手段の発電電力によって駆動されて、前記制動力操作
設定手段で制動力作用状態が設定されたときに、当該発
電制動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを備え
ているので、制動力操作設定手段で制動力作用状態が設
定されたときに、自動的に電気的な制動力を発生させる
ことができ、軽い制動操作で大きな制動力を発生するこ
とができるという効果が得られる。

【０１２１】さらに、請求項３に係る発明によれば、前
記制動力制御手段は、前記制動力操作設定手段で設定さ
れた制動力の大きさに応じて回生制動力を制御するよう
に構成されているので、走行体の取り扱い者の制動操作
に応じた最適な制動力を発生することができるという効
果が得られる。

【０１２２】さらにまた、請求項４に係る発明によれ
ば、前記走行車輪に連結されて誘起電力を発生すると共
に、制動力を発生する発電制動手段と、前記走行体の走
行速度を検出する走行速度検出手段と、前記発電制動手
段の発電電力によって駆動されて、前記走行速度検出手
段で検出した走行速度が設定速度以上であるときに、当
該発電制動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを
備えているので、手動操作による制動力のみで制動可能
な低速走行状態では、電気的な制動力を付加せず、大き
な制動力を必要とする高速走行状態で最適な制動力制御
を行うことができるという効果が得られる。

【０１２３】なおさらに、請求項５に係る発明によれ
ば、前記発電制動手段は、前記制動力制御手段によって
制動状態に制御されるときに、所定周期で制動状態を中
断して発電状態に移行するように構成されているので、
発電制動手段での発電電力を適正値に維持して制動力制
御を確実に行うことができるという効果が得られる。

【０１２４】また、請求項６に係る発明によれば、前記
制動力制御手段は、発電制動手段での発電電力を蓄積す
る電力蓄積手段を備えているので、発電制動手段におけ
る発電状態に対する制動状態の割合を大きくすることが
でき、より効率的な制動力制御を行うことができるとい
う効果が得られる。

【０１２５】さらに、請求項７に係る発明によれば、前
記制動力制御手段は、発電制動手段の制動状態を強制的
に解除する制動解除手段を有するので、走行体の取り扱
い者の意思に応じた制動力制御を行うことができるとい
う効果が得られる。

【０１２６】さらにまた、請求項８に係る発明によれ
ば、前記発電制動手段は、走行体の車輪を支持する車軸
に増速手段を介して連結されているので、発電制動手段
で発生する制動力が小さい場合でもこれが増速手段で増
大されて車輪に伝達されるので、より大きな制動力を発
生することができるという効果が得られる。

【０１２７】なおさらに、請求項９に係る発明によれ
ば、前記発電制動手段は、走行体の車輪を支持する車軸
にクラッチ手段及び増速手段を介して連結されているの
で、クラッチ手段を制動時のみ締結状態とすることによ
り、発電制動手段が制動時のみ車輪に連結されることに
なり、走行体を手動推力で走行させる際に負荷となるこ
とを回避することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す自転車の正面図
である。

【図２】上記第１の実施形態における発電制動機構の一
例を示す縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】上記発電制動機を示す説明図であって、（ａ）
はロータを示す正面図、（ｂ）はステータを示す正面
図、（ｃ）は分解斜視図である。

【図５】第１の実施形態における回転制御装置の一例を
示すブロック図である。

【図６】図５におけるブレーキ制御回路の一例を示すブ
ロック図である。

【図７】ブレーキ制御回路の動作の説明に供するタイム
チャートである。

【図８】回転制御装置の他の例を示すブロック図であ
る。

【図９】回転制御装置のさらに他の例を示すブロック図
である。

【図１０】発電制動機の他の例を示す正面図である。

【図１１】回転制御装置のさらにまた他の例を示すブロ
ック図である。

【図１２】回転制御装置のなおさらに他の例を示すブロ
ック図である。

【図１３】発電制動機構の他の例を示す図３と同様の断
面図である。

【図１４】回転制御回路の他の第１実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１５】回転制御回路の他の第２実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１６】回転制御回路の他の第３実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１７】回転制御回路の他の第４実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１８】回転制御回路の他の第５実施例を示すブロッ
ク図である。

【図１９】回転制御回路の他の第６実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２０】回転制御回路の他の第７実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２１】回転制御回路の他の第８実施例を示すブロッ
ク図である。

【図２２】本発明の第３の実施形態を示すブロック図で
ある。

【図２３】上記第３の実施形態における制動制御処理を
示すフローチャートである。

【図２４】上記第３の実施形態の制動動作の説明に供す
るタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 自転車 ２ フレーム ２ａ 前フォーク ２ｂ バックフォーク ４ 前輪 ５ 後輪 ６ ブレーキレバー ７ バンドブレーキ ８ ブレーキゴム １１ 固定軸 １３ 回転筒体 １４ 遊星歯車 １５ 発電制動機 １５ｄ ロータ １５ｅ ステータ ２１Ｕ〜２１Ｗ 電界効果トランジスタ ２２ ブレーキ回路 ３０ 回転制御装置 ３１ 電源回路 ３５ 回転制御回路 ３６ 水晶発振器 ３７ プログラマブル分周器 ３８ コンパレータ ３９ アップ／ダウンカウンタ ４０ ブレーキ制御回路 ４５ ロータ ４６ ステータ ５０ 増速輪列 ５１ サンプリングパルス形成回路 ５２ オア回路 ６２ 噛み合いクラッチ ７１ アンド回路 ７２ パルス信号発生回路 ７５ 位相比較回路 ７６ ローパスフィルタ ７８ セレクタ ７９ 基準クロック信号発生回路 ８０ プログラマブル逓倍器 ８１ 可変抵抗器 ８２ Ｖ／Ｆ変換器 ９１ 可変抵抗器 ９２ 三角波発生回路 ９３ 比較回路 １０１ 定電圧回路 １０２ マイクロコンピュータ １０３Ｕ〜１０３Ｗ ワンショット回路 １０４ オア回路 １０５ 目標車速選択スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関野 博一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 植竹 昭仁 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 3D046 AA03 BB03 CC01 CC06 HH36 JJ00 JJ06 KK12 5H649 BB03 GG09 GG13 GG18 HH01 HH18 JK03 JK04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行体車輪で走行し、且つ手動推進形式
   の走行体に制動力を付与する走行体の制動装置におい
   て、前記走行車輪に連結されて誘起電力を発生すると共
   に、制動力を発生する発電制動手段と、該発電制動手段
   の発電電力によって駆動されて当該発電制動手段の制動
   力を制御する制動力制御手段とを備えていることを特徴
   とする走行体の制動装置。
2. 【請求項２】 走行車輪で走行し、且つ手動推進形式の
   走行体に制動力を付与する走行体の制動装置において、
   走行体に制動力を作用させるか否かを設定する制動力操
   作設定手段と、前記走行車輪に連結されて誘起電力を発
   生すると共に、制動力を発生する発電制動手段と、該発
   電制動手段の発電電力によって駆動されて、前記制動力
   操作設定手段で制動力作用状態が設定されたときに、当
   該発電制動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを
   備えていることを特徴とする走行体の制動装置。
3. 【請求項３】 前記制動力制御手段は、前記制動力操作
   設定手段で設定された制動力の大きさに応じて回生制動
   力を制御するように構成されていることを特徴とする請
   求項２記載の走行体の制動装置。
4. 【請求項４】 走行体車輪で走行し、且つ手動推進形式
   の走行体に制動力を付与する走行体の制動装置におい
   て、前記走行車輪に連結されて誘起電力を発生すると共
   に、制動力を発生する発電制動手段と、前記走行体の走
   行速度を検出する走行速度検出手段と、前記発電制動手
   段の発電電力によって駆動されて、前記走行速度検出手
   段で検出した走行速度が設定速度以上であるときに、当
   該発電制動手段の制動力を制御する制動力制御手段とを
   備えていることを特徴とする走行体の制動装置。
5. 【請求項５】 前記発電制動手段は、前記制動力制御手
   段によって制動状態に制御されるときに、所定周期で制
   動状態を中断して発電状態に移行するように構成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の
   走行体の制動装置。
6. 【請求項６】 前記制動力制御手段は、発電制動手段で
   の発電電力を蓄積する電力蓄積手段を備えていることを
   特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の走行体の制
   動装置。
7. 【請求項７】 前記制動力制御手段は、発電制動手段の
   制動状態を強制的に解除する制動解除手段を有すること
   を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の走行体の
   制動装置。
8. 【請求項８】 前記発電制動手段は、走行体の車輪を支
   持する車軸に増速手段を介して連結されていることを特
   徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の走行体の制動
   装置。
9. 【請求項９】 前記発電制動手段は、走行体の車輪を支
   持する車軸にクラッチ手段及び増速手段を介して連結さ
   れていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記
   載の走行体の制動装置。