JP2000142544A - 電動走行車両 - Google Patents

電動走行車両

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JP2000142544A
JP2000142544A JP31310298A JP31310298A JP2000142544A JP 2000142544 A JP2000142544 A JP 2000142544A JP 31310298 A JP31310298 A JP 31310298A JP 31310298 A JP31310298 A JP 31310298A JP 2000142544 A JP2000142544 A JP 2000142544A
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JP
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electric motor
electric
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driving force
motor
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JP31310298A
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Seiji Murakami
誠治 村上
Kazue Sumiya
和重 角谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 自転車12にバッテリ48と電動モータ42
を搭載して人力に電動モータ42の補助動力を付加して
アシスト走行する電動自転車において、電動モータ42
の出力軸44に軸支したモータプーリ46と後輪32の
リム52と一体に設けた従動プーリ54の間に帯状伝動
ベルト56を架設し、踏力を検出するトルクセンサ70
の検出結果に基づき電動モータ42の補助動力の大きさ
を制御装置68により制御して伝動ベルト56により後
輪32に直接伝達する。 【効果】 電動モータ42の回転は帯状伝動ベルト56
とリムと一体に設けた従動プーリ54により途中に減速
機構を介在することなく後輪32に直接伝達されるの
で、動力損失の少ない効率のよいアシスト走行が簡単な
構成で実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電動走行車両に関し、
特にたとえば走行車両にバッテリと電動モータを搭載し
て電動モータの駆動力により走行する電動走行車両に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、走行車両にバッテリと電動モータ
を搭載して電動モータの駆動力により走行する電動走行
車両が開発され実用化されている。従来この種電動走行
車両としては、たとえば、特開平5−262273号公
報[B60L15/20]に開示されるように、電動モ
ータやギヤ、プーリ等の減速機からなる駆動機構を内部
に備えるケーシングを自転車の後輪のハブ軸周辺に装着
し、電動モータの駆動力を後輪に伝達する構成のものが
提案されている。このような構成のものでは、ケーシン
グをハブ軸周辺に装着することにより、既存の通常の自
転車に駆動機構を容易に取り付けて電動自転車に改造で
きるという利点を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の電動自転車の場合、電動モータの回転を大き
く減速して車輪に伝達しなければならず、そのために減
速機に多数のギヤやプーリ等が必要となり、構成が複雑
になりコスト的にも高くなるという問題点がある。
【0004】それゆえに、この発明の主たる目的は、電
動モータの回転駆動力を減速機構を必要としないで簡単
な構成で車輪側に直接伝達することができる電動走行車
両を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、走行車両に
バッテリと電動モータを搭載し、電動モータの駆動力に
より走行する電動走行車両であって、電動モータの駆動
力を走行車両の車輪に直接伝達する動力伝達手段を備え
ることを特徴とする、電動走行車両である。
【0006】
【作用】電動モータの駆動力を走行車両の車輪に直接伝
達することにより減速機構を必要としないで、軽快な電
動走行が可能となる。
【0007】
【発明の効果】この発明によれば、電動モータの駆動力
は走行車両の車輪に直接伝達されるため、中間に減速機
構を介在させる場合に比較して動力損失は少なく効率の
よい電動走行が可能となる。また、電動モータの駆動力
を車輪に伝達しない通常走行においても電動モータは電
気的に切り離されているのでたとえば人力による軽快な
走行が維持できる。
【0008】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【0009】
【実施例】この発明を自転車に適用した一実施例を図1
〜図7に基づいて説明する。先ず、図1は駆動制御装置
10を備えた電動自転車12で、この自転車12は本体
フレーム14の前部16にハンドル18及び前輪20を
備え、中央部22にはサドル24及びペダル26を有す
るクランク回転部28を備え、更に後部30には後輪3
2を備えている。また、クランク回転部28と後輪32
の間にはチェーン34が架設されて人力による踏力トル
クがチェーン34を介して後輪32に伝達される。
【0010】この電動自転車12においては、前輪20
の径よりも後輪32の径を約2/3と小さく構成するこ
とによりデザイン面の向上と小型軽量化ならびに乗車時
の安全性確保を可能としている。また、サドル24を取
り付けた本体フレーム14の中央部22と後輪32を取
り付けた本体フレーム14の後部30の間に位置するフ
レーム部36には取付基板38を介して電動駆動機構4
0が装着されている。
【0011】この駆動機構40は直流電動モータ42と
モータ出力軸44に軸支されたモータプーリ462およ
びこのモータ42に給電を行うバッテリ48を含む。こ
のバッテリ48は給電端子および充電端子(ともに図示
されず)を備えた樹脂製ケース50に収納されて取付基
板38に着脱可能に装着される。一方、後輪32のリム
52よりもやや小径の回転体としての従動プーリ54が
リム52の左側に一体形成され、この従動プーリ54は
帯状伝動ベルト56を介して直流電動モータ42のモー
タ出力軸44に軸支されたモータプーリ46に連結され
ている。また、従動プーリ54の外周面には帯状摩擦部
材58が装着され、帯状伝動ベルト56により直流電動
モータ42の回転が従動プーリ54に直接伝達されて駆
動輪となる後輪32は減速回転する。なお、この帯状摩
擦部材58をモータプーリ46にも装着することができ
る。
【0012】この減速比はモータプーリ46の変更で適
宜設定されるが、たとえば16インチタイヤでは約1/
11の減速比が望ましい。この場合において、直流電動
モータ42の最大回転数時で電動自転車のアシスト走行
速度は時速24Kmとなる。また、帯状伝動ベルト56
と帯状摩擦部材58には図4に示すように相対向して凹
凸面56aおよび58aを夫々形成すると共に、帯状伝
動ベルト56の凹凸面56aのピッチを帯状摩擦部材5
8のそれよりも大きく、たとえば1.5倍程度にしてい
る。これにより図7に示すようにピッチを同じにした従
来例の場合に比較して、すべりに伴う歯飛び音を防止す
ることができる。なお、回転体としての従動プーリ54
を後輪32のリム52と別体に形成し、その後溶接ある
いは連結具を用いて一体化してもよいが、作業面および
コスト面からは図4に示す実施例のように最初から一体
成形するのが望ましい。
【0013】さらに、モータプーリ46と従動プーリ5
4の間に架設される帯状伝動ベルト56に当接する回転
ローラ60とコイルばね62を有する張力自動調整装置
64を取付基板38に装着している。この実施例の電動
自転車12において、ペダル26に加えられる搭乗者の
踏力トルクは、クランク回転部28、チェーン34およ
び図示されない従動スプロケットを介して後輪32に伝
達される。なお、チェーン34は帯状伝動ベルト56と
は反対側の後輪32の右側に装着されている。また、ペ
ダル26に加えられる踏力トルクをクランク回転部28
に配置したトルク検出部66で検出し、その検出結果に
基づいてマイコン等を備えた制御装置68により直流電
動モータ42の補助動力を制御している。
【0014】この制御装置68はトルク検出部66のト
ルクセンサ70による検出結果に基づいて、たとえば踏
力トルクの大きさに合わせた直流電動モータ42の補助
動力を付加したアシスト走行、さらに、下り坂や平坦路
等で補助動力が必要ない場合、電動モータ42を発電機
として使用する回生走行等の走行状態を自動的に切替選
択する走行切替部を含んでいる。
【0015】また、トルク検出部66を構成するトルク
センサ70は、たとえば応力を印加することにより磁化
が変化する磁歪材料を用いた磁歪素子と、この磁歪素子
の磁化の変化によりインダクタンスが変化する磁歪検出
コイルとで構成される磁歪センサが望ましい。この場合
には、磁歪検出コイルのインダクタンス変化から磁歪素
子に加えられた応力の大きさを検出し、踏力トルクを算
出することができる。
【0016】つぎに、図5に示す回路ブロック図に基づ
き制御装置68の構成を説明する。この制御装置68は
バッテリ48と直流電動モータ42の間に設けられてお
り、マイコンを主体とするアシスト制御回路72、モー
タ電流制御回路74、回生電流制御回路76およびモー
タ電流制御回路74と回生電流制御回路76を切替える
切替スイッチ78と開閉スイッチ80を介して直流電動
モータ42に並列接続されるダイオード82を含む。ア
シスト制御回路72には踏力トルクの大きさを検出する
トルクセンサ70からのトルク信号、後輪等に設けたブ
レーキセンサ84からのブレーキ信号および直流電動モ
ータ42の電流を検出する電流センサ86からの電流信
号が夫々入力され、これらの入力信号の処理結果として
切替信号、制御信号1、制御信号2および制御信号3が
アシスト制御回路72から切替スイッチ78、モータ電
流制御回路74、回生電流制御回路76および開閉スイ
ッチ78に夫々出力される。
【0017】上述の制御装置68の動作を図6に示すフ
ローチャートに基づき説明する。まず搭乗者が電動自転
車12に搭乗して走行を開始すると、ステップS1にお
いてブレーキセンサ84からのブレーキ信号によりアシ
スト制御回路72でブレーキ操作有りか否かを判断す
る。その結果が“NO”であれば、ステップS3で切替
スイッチ78をモータ側に切替てステップS5でトルク
センサ70によりトルクセンサ出力=0か否かを判断す
る。その結果が“NO”であれば、ステップS7におい
てアシスト制御回路72から開閉スイッチ80にクロー
ズの制御信号3が出力されるとともに、ステップS9に
おいてアシスト制御回路76からモータ電流制御回路7
4に制御信号1が出力される。その結果アシスト率αに
トルク信号を乗じた大きさのトルク値をモータのトルク
定数Kt で割ったモータ電流が直流電動モータ42に流
れて搭乗者の踏力トルクに応じた補助動力が付加された
アシスト走行が行われる。そしてこの繰り返し動作が行
われる。
【0018】上述のステップS5において、トルクセン
サ出力=0の場合、ステップS11でアシスト制御回路
72から開閉スイッチ80に対する制御信号3はオープ
ンでとなり、ステップS13でモータ電流制御回路74
に対する制御信号1=0、更にステップS15で回生電
流制御回路76に対する制御信号2=0となる。その結
果、電動自転車12は搭乗者の人力による踏力トルクの
みによる通常走行が行われる。
【0019】また、上述のステップS1において、ブレ
ーキ操作有りか否かの判断結果が、“YES”の場合、
ステップS17でアシスト制御回路72からの切替信号
により切替スイッチ78は回生側に切替りかわる。そし
て、ステップS19で制御信号3はオープンで開閉スイ
ッチ80は開路し、ステップS21で制御信号1=0と
なり、更にステップS23で制御信号2がアシスト制御
回路72から回生電流制御回路76に出力されて、回生
率βにブレーキ信号の大きさを乗じた回生電流が直流電
動モータ42で発生し、この回生電流に応じて電動自転
車12には回生制動力が作用する回生走行となり、さら
に回生走行中にこの回生電流によりバッテリ48が充電
される。
【0020】そして、上述の動作を繰り返すことによ
り、搭乗者の踏力トルクに電動モータの補助動力を付加
したアシスト走行、搭乗者の踏力トルクのみによる通常
走行およびブレーキを操作した回生走行が適宜選択され
て軽快な走行を行うことができる。しかも、アシスト走
行時においては、電動モータの補助動力が減速機構を介
することなく後輪に直接伝達されるので動力損失もほと
んどない。なお、この発明の一実施例を電動自転車に適
用した場合について説明したが、身体障害者用の電動三
輪あるいはゴルフ場で使用される電動ゴルフカートにも
適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す電動自転車の全体構
成の図解図である。
【図2】図1における要部拡大した斜面図である。
【図3】この発明における電動自転車の後輪リムと従動
プーリを一体形成した実施例の要部斜面図である。
【図4】この発明の一実施例における帯状伝動ベルトと
従動プーリに設けた帯状摩擦部材の関係を示す説明図で
ある。
【図5】この発明の一実施例における駆動制御装置の回
路ブロック図である。
【図6】図5における駆動制御装置の動作を説明するフ
ローチャートである。
【図7】図4に対応する従来例の関係を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10…駆動制御装置 12…電動自転車 28…クランク回転部 32…後輪(車輪) 42…直流電動モータ 44…モータ出力軸 46…モータプーリ 48…バッテリ 54…従動プーリ(回転体) 56…帯状伝動ベルト 58…帯状摩擦部材 56a、58a…凹凸面 68…制御装置 70…トルクセンサ 72…アシスト制御回路 74…モータ電流制御回路 76…回生電流制御回路 78…切替スイッチ 84…ブレーキセンサ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行車両にバッテリと電動モータを搭載
    し、前記電動モータの駆動力により走行する電動走行車
    両であって、 前記電動モータの駆動力を前記走行車両の車輪に直接伝
    達する動力伝達手段を備えることを特徴とする、電動走
    行車両。
  2. 【請求項2】前記動力伝達手段は、前記車輪を一体に回
    転する回転体と前記回転体と前記電動モータの出力軸に
    固定したモータプーリとの間に架設される伝動ベルトを
    含む、請求項1記載の電動走行車両。
  3. 【請求項3】前記回転体の外周面には凹凸面を有する摩
    擦部材をさらに備え、前記伝動ベルトには前記凹凸面の
    ピッチよりも大きいピッチの凹凸面を形成する、請求項
    2記載の電動走行車両。
  4. 【請求項4】前記電動モータの駆動力を前記車輪に伝達
    しない通常走行,または前記電動モータの駆動力を前記
    車輪に伝達する電動走行、もしくはブレーキ検出手段の
    出力に基づき前記電動モータの回生制動力を付加した回
    生走行に切替える切替手段をさらに備える、請求項1な
    いし3のいずれかに記載の電動走行車両。
  5. 【請求項5】前記走行車両は運転者の人力トルクを検出
    するトルク検出手段と前記トルク検出手段の出力に応じ
    て前記電動モータの駆動力を制御する制御手段とをさら
    に備え、前記運転者の人力トルクを前記電動モータの駆
    動力により補助する、請求項1ないし4のいずれかに記
    載の電動走行車両。
  6. 【請求項6】前記トルク検出手段は応力により磁化を変
    化する磁歪素子と前記磁歪素子の磁化の変化によりイン
    ダクタンスを変化する磁歪検出コイルを含む、請求項5
    記載の電動走行車両。
JP31310298A 1998-11-04 1998-11-04 電動走行車両 Withdrawn JP2000142544A (ja)

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