JP2002534315A - 電気自転車の自動変速装置 - Google Patents
電気自転車の自動変速装置Info
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- gear
- bicycle
- housing
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/75—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven by friction rollers or gears engaging the ground wheel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M13/00—Transmissions characterised by use of friction rollers engaging the periphery of the ground wheel
- B62M13/02—Transmissions characterised by use of friction rollers engaging the periphery of the ground wheel with changeable ratio, e.g. with roller of varying diameter
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
- Control Of Transmission Device (AREA)
Abstract
(57)【要約】
車輪と地面との摩擦力の大きさに応じてモータの出力を機械的，電気的にシフトしてシフトされたモータの出力を駆動部材に伝達する機械的変速装置及び電子的変速装置と；モータ，駆動部材，動力伝達手段，機械的変速装置及び電子的変速装置が内部に設けられる移動ハウジングと；移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；駆動部材，移動ハウジングを貫通し固定ハウジングに回転可能に取りつけられる第１の回転軸と；から構成され，移動ハウジングが，自転車の車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，回転軸を中心に回転されて，モータの出力が，機械的及び電子的変速手段を介して変換され，駆動部材に伝達されることを特徴とする，電気自転車の自動変速装置を提供する。
Description
【０００１】 発明の背景 発明の分野 本発明は，電気自転車の変速装置に関し，より詳しくは，自転車の走行環境や
自転車上に搭載される荷物により変化する各種走行条件に応じて変動する自転車
の車輪と地面との摩擦力の相違，に関係なく定速走行する電気自転車の自動変速
装置に関する。
自転車上に搭載される荷物により変化する各種走行条件に応じて変動する自転車
の車輪と地面との摩擦力の相違，に関係なく定速走行する電気自転車の自動変速
装置に関する。
【０００２】 関連技術の説明 一般的に，電気自転車は，電力により車輪を駆動させる自転車であるので，例
えば老人や弱者や障害者などのように，彼／彼女自身で自転車を駆動させること
ができない人々が習慣的に利用している。また，長距離を移動しなければならな
い時や，重い荷物を運搬しなければならない時には，正常者にも利用されている
。さらに，電気自転車は動力源として電力を利用しているので，資源節減や環境
保護の観点から環境親和的であるといえる。
えば老人や弱者や障害者などのように，彼／彼女自身で自転車を駆動させること
ができない人々が習慣的に利用している。また，長距離を移動しなければならな
い時や，重い荷物を運搬しなければならない時には，正常者にも利用されている
。さらに，電気自転車は動力源として電力を利用しているので，資源節減や環境
保護の観点から環境親和的であるといえる。
【０００３】 このような電気自転車では，電力がバッテリからモータに供給されると，モー
タの回転力が自転車の車輪に伝達される。運転者は，運転中の様々な運転状況に
応じて電気自転車の速度を変化させる。
タの回転力が自転車の車輪に伝達される。運転者は，運転中の様々な運転状況に
応じて電気自転車の速度を変化させる。
【０００４】 従来の電気自転車では，走行中，上り坂の走行や，自転車に重い荷物を載せた
状態での走行によって車輪に過度の負荷がかかる場合，ユーザは，自転車の車輪
にかかる負荷を削減するために，例えばトルクセンサなどのような電子装置を用
いて自転車の出力を調節する。しかしながら，このような速度調節方法では，結
果としてモータ側にかかる負荷も増加するため，モータが破損する，バッテリの
消費率が増加するといったいくつかの問題がある。
状態での走行によって車輪に過度の負荷がかかる場合，ユーザは，自転車の車輪
にかかる負荷を削減するために，例えばトルクセンサなどのような電子装置を用
いて自転車の出力を調節する。しかしながら，このような速度調節方法では，結
果としてモータ側にかかる負荷も増加するため，モータが破損する，バッテリの
消費率が増加するといったいくつかの問題がある。
【０００５】 さらに，各種の走行条件に応じて，ユーザが自転車の運転速度を調整しなけれ
ばならず，非常に困難であるため，初心者，老人や弱者が自転車の速度を適正に
調整することができなかった。
ばならず，非常に困難であるため，初心者，老人や弱者が自転車の速度を適正に
調整することができなかった。
【０００６】 発明の要約 そこで，本発明の目的は，自転車の車輪ににかかる負荷に応じて，電気自転車
の速度を自動的に変更可能にすることにより，モータにかかる負荷の増加を防止
し，バッテリの消費率を節減することにある。
の速度を自動的に変更可能にすることにより，モータにかかる負荷の増加を防止
し，バッテリの消費率を節減することにある。
【０００７】 本発明の他の目的は，走行条件に応じて電気自転車の速度を自動的に変更可能
にすることにより，ユーザに便利さを提供することにある。
にすることにより，ユーザに便利さを提供することにある。
【０００８】 本発明の第１の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モー
タの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記
駆動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じ
て前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前
記駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに
応じて前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，
前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される
移動ハウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；
前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取
りつけられる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車
の前記車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，
前記モータの出力が，前記機械的及び電子的変速手段を介して変換され，前記駆
動部材に伝達される，電気自転車の自動変速装置を提供する。
タの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記
駆動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じ
て前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前
記駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに
応じて前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，
前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される
移動ハウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；
前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取
りつけられる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車
の前記車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，
前記モータの出力が，前記機械的及び電子的変速手段を介して変換され，前記駆
動部材に伝達される，電気自転車の自動変速装置を提供する。
【０００９】 本発明の他の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モータ
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前記
駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝
達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハウジングと；前記移
動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆動部材，前記移動ハ
ウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけられる第１の回転軸
とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の
大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記
機械的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達される，電気自転車の自
動変速装置を提供する。
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前記
駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝
達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハウジングと；前記移
動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆動部材，前記移動ハ
ウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけられる第１の回転軸
とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の
大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記
機械的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達される，電気自転車の自
動変速装置を提供する。
【００１０】 本発明の別の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モータ
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，前記駆
動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハ
ウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆
動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけ
られる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記
車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モ
ータの出力が，前記電子的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達され
る，電気自転車の自動変速装置を提供する。
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，前記駆
動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハ
ウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆
動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけ
られる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記
車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モ
ータの出力が，前記電子的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達され
る，電気自転車の自動変速装置を提供する。
【００１１】 上述した全般的説明及び後述する詳細な説明の双方は，例示的で説明のための
ものであり，請求項に記載された発明の更に詳細な説明を提供するものであるこ
とを理解すべきである。
ものであり，請求項に記載された発明の更に詳細な説明を提供するものであるこ
とを理解すべきである。
【００１２】 好適な実施例の詳細な説明 以下，添付の図面に示された例に基づいて本発明の好適な実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１３】 本発明において，自転車は，２，３またはそれ以上の車輪を備える。
【００１４】 本発明にかかる電気自転車１の第１実施例において，図１に示すように，電気
自転車１は，メインフレーム２のフロント側及びリア側に設置されたフロント車
輪３及びリア車輪４を備える２輪自転車である。
自転車１は，メインフレーム２のフロント側及びリア側に設置されたフロント車
輪３及びリア車輪４を備える２輪自転車である。
【００１５】 バッテリ６がメインフレーム２に取りつけられ，タイヤ５に着脱可能に設けら
れた自動変速装置１０に連結される。自動変速装置１０は，車輪にかかる負荷に
応じて作動する。符号７はチェーン，８はタイヤリム，９は車輪の回転軸を示す
。
れた自動変速装置１０に連結される。自動変速装置１０は，車輪にかかる負荷に
応じて作動する。符号７はチェーン，８はタイヤリム，９は車輪の回転軸を示す
。
【００１６】 図２及び図３は，本発明の第１実施例にかかる自動変速装置１０の構成を示す
図である。移動ハウジング１３が，固定ハウジングの内部に回動可能に設けられ
，移動ハウジング１３の第１の回転軸１５を中心に回転可能である。移動ハウジ
ング１３の第１の回転軸１５には，車輪を回転させるためにタイヤの表面と接触
する摩擦ギヤ１７が形成されている。摩擦ギヤ１７の表面には，摩擦ギヤ１７と
タイヤとの摩擦力を増加するために，タイヤ５の凹凸部と噛み合う凹凸部が形成
されている。このような摩擦ギヤ１７の凹凸部は，接触するタイヤの凹凸部の形
状に応じて多様な形状を有する。
図である。移動ハウジング１３が，固定ハウジングの内部に回動可能に設けられ
，移動ハウジング１３の第１の回転軸１５を中心に回転可能である。移動ハウジ
ング１３の第１の回転軸１５には，車輪を回転させるためにタイヤの表面と接触
する摩擦ギヤ１７が形成されている。摩擦ギヤ１７の表面には，摩擦ギヤ１７と
タイヤとの摩擦力を増加するために，タイヤ５の凹凸部と噛み合う凹凸部が形成
されている。このような摩擦ギヤ１７の凹凸部は，接触するタイヤの凹凸部の形
状に応じて多様な形状を有する。
【００１７】 移動ハウジング１３の内部には，摩擦ギヤ１７と反対側に，バッテリ６から電
源が供給されるＤＣモータ１９が配置されている。ＤＣモータ１９は，複数のギ
ヤを介して摩擦ギヤ１７と連結されており，駆動力を摩擦ギヤ１７に伝達するこ
とができる。
源が供給されるＤＣモータ１９が配置されている。ＤＣモータ１９は，複数のギ
ヤを介して摩擦ギヤ１７と連結されており，駆動力を摩擦ギヤ１７に伝達するこ
とができる。
【００１８】 即ち，ＤＣモータ１９の駆動軸には，駆動ギヤ２１が軸着されている。駆動ギ
ヤ２１は，第２の回転軸２５に回動可能に設置された第１のギヤ２３に係合して
いる。さらに，第２の回転軸２５には，それぞれ第１の低速ギヤ２７と第１の高
速ギヤ２９が設けられている。
ヤ２１は，第２の回転軸２５に回動可能に設置された第１のギヤ２３に係合して
いる。さらに，第２の回転軸２５には，それぞれ第１の低速ギヤ２７と第１の高
速ギヤ２９が設けられている。
【００１９】 また，移動ハウジング１３には第３の回転軸３１が，第２の回転軸２５と平行
になるように設置されている。第３の回転軸３１には，第１の低速ギヤ２７と対
する位置に第２の低速ギヤ３３が設けられ，第１の高速ギヤ２９と対する位置に
第２の高速ギヤ３５が設けられている。このとき，第２の低速ギヤ３３及び第２
の高速ギヤ３５は，それぞれ軸受け（図示せず）を備え，第３の回転軸３１に対
して回転可能に設けられている。
になるように設置されている。第３の回転軸３１には，第１の低速ギヤ２７と対
する位置に第２の低速ギヤ３３が設けられ，第１の高速ギヤ２９と対する位置に
第２の高速ギヤ３５が設けられている。このとき，第２の低速ギヤ３３及び第２
の高速ギヤ３５は，それぞれ軸受け（図示せず）を備え，第３の回転軸３１に対
して回転可能に設けられている。
【００２０】 また，第３の回転軸３１には，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５との
間に，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５に駆動力を選択的に伝達するク
ラッチ３７が設置されている。クラッチ３７の両側面には，摩擦板３７ａ，３７
ｂが設けられている。また，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５にも，ク
ラッチ３７の摩擦板３７ａ，３７ｂと対応する側に，それぞれ摩擦板３３ａ，３
５ａが設けられている。
間に，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５に駆動力を選択的に伝達するク
ラッチ３７が設置されている。クラッチ３７の両側面には，摩擦板３７ａ，３７
ｂが設けられている。また，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５にも，ク
ラッチ３７の摩擦板３７ａ，３７ｂと対応する側に，それぞれ摩擦板３３ａ，３
５ａが設けられている。
【００２１】 クラッチ３７の外周面には，斜線方向に移動突起３７ｃが突設されており，ク
ラッチ３７が第２の低速ギヤ３３と第２の低速ギヤ３５との間を往復移動可能で
ある。固定ハウジング１１の内周面には，移動突起３７ｃに対応する案内溝１１
ａが設けられている。従って，移動ハウジング１３が移動すると，クラッチ３７
の移動突起３７ｃが固定ハウジング１１の案内溝１１ａに沿って案内され，クラ
ッチ３７は第２の回転軸３１上で移動される。ここで，クラッチ３７と第２の回
転軸３１とは，キーとキー溝（図示せず）により結合されているため，クラッチ
３７は第２の回転軸３１上の所定の区間内で移動することができ，クラッチ３７
の回転により第２の回転軸３１が回転する。
ラッチ３７が第２の低速ギヤ３３と第２の低速ギヤ３５との間を往復移動可能で
ある。固定ハウジング１１の内周面には，移動突起３７ｃに対応する案内溝１１
ａが設けられている。従って，移動ハウジング１３が移動すると，クラッチ３７
の移動突起３７ｃが固定ハウジング１１の案内溝１１ａに沿って案内され，クラ
ッチ３７は第２の回転軸３１上で移動される。ここで，クラッチ３７と第２の回
転軸３１とは，キーとキー溝（図示せず）により結合されているため，クラッチ
３７は第２の回転軸３１上の所定の区間内で移動することができ，クラッチ３７
の回転により第２の回転軸３１が回転する。
【００２２】 第３の回転軸３１の一側端には，第２のギヤ３９が軸着されている。第２のギ
ヤ３９と係合する第３のギヤ４１が，摩擦ギヤ１７が設けられた第１の回転軸１
５の一側端に固定されている。
ヤ３９と係合する第３のギヤ４１が，摩擦ギヤ１７が設けられた第１の回転軸１
５の一側端に固定されている。
【００２３】 なお，移動ハウジング１３の好適な箇所には，可変抵抗部材４３が設けられて
いる。ピニオンギヤ４５は可変抵抗部材４３に連結されている。ピニオンギヤ４
５と対応する固定ハウジング１１の内周面には，案内溝４９が設けられる。案内
溝４９にはラック４７が形成され，ピニオンギヤ４５と係合する。従って，移動
ハウジング１３が固定ハウジング１１の内部で移動するに応じて，ピニオンギヤ
４５が回転し，モータ１９に伝達される可変抵抗値が変化する。
いる。ピニオンギヤ４５は可変抵抗部材４３に連結されている。ピニオンギヤ４
５と対応する固定ハウジング１１の内周面には，案内溝４９が設けられる。案内
溝４９にはラック４７が形成され，ピニオンギヤ４５と係合する。従って，移動
ハウジング１３が固定ハウジング１１の内部で移動するに応じて，ピニオンギヤ
４５が回転し，モータ１９に伝達される可変抵抗値が変化する。
【００２４】 可変抵抗部材４３は，摩擦ギヤ１７にかかる負荷に電子的に反応する。図４に
は，可変抵抗部材４３の電子的制御動作のフローチャートを示す。電気自転車が
普通に走行している走行モード時には，ブレーキが作動しない限り，電源がキー
スイッチを介してアクセルに供給される。アクセルは，制御部を介してモータの
出力を制御する。この時には，可変抵抗部材で感知される負荷の大きさが，制御
部にフィードバックされ，よって制御部はモータの出力を正確に制御することが
できる。
は，可変抵抗部材４３の電子的制御動作のフローチャートを示す。電気自転車が
普通に走行している走行モード時には，ブレーキが作動しない限り，電源がキー
スイッチを介してアクセルに供給される。アクセルは，制御部を介してモータの
出力を制御する。この時には，可変抵抗部材で感知される負荷の大きさが，制御
部にフィードバックされ，よって制御部はモータの出力を正確に制御することが
できる。
【００２５】 さらに，例えば自転車の下り坂走行などの状況における充電モードでは，電源
はアクセルに供給されない。それどころか，モータは車輪の回転力により駆動し
，電力を発生する。モータから発生する電力は，制御ユニットに入力される。制
御ユニットは，走行モードを充電モードに変更する。次いで，電力は増幅器で増
幅されバッテリに充電される。
はアクセルに供給されない。それどころか，モータは車輪の回転力により駆動し
，電力を発生する。モータから発生する電力は，制御ユニットに入力される。制
御ユニットは，走行モードを充電モードに変更する。次いで，電力は増幅器で増
幅されバッテリに充電される。
【００２６】 本発明の第１の実施例では，動力伝達手段として複数のギヤを使用している。
しかし，本発明では，チェーンまたはベルトも使用可能である。
しかし，本発明では，チェーンまたはベルトも使用可能である。
【００２７】 第１の回転軸１７の一端部は，トーションスプリング５１で，固定ハウジング
１１に固定される。第１の回転軸１７の他端部は，移動ハウジング１３に固定さ
れる。このとき，移動ハウジング１３側には，トーションスプリング５１の一端
部を固定する複数の孔１３ａが設けられ，トーションスプリング５１の弾性力を
調節して，移動ハウジング１３の復元力を制御することができる。
１１に固定される。第１の回転軸１７の他端部は，移動ハウジング１３に固定さ
れる。このとき，移動ハウジング１３側には，トーションスプリング５１の一端
部を固定する複数の孔１３ａが設けられ，トーションスプリング５１の弾性力を
調節して，移動ハウジング１３の復元力を制御することができる。
【００２８】 トーションスプリング５１の他端部には，バネ調節レバー５３が設けられ，運
転者は，トーションスプリングの弾性力を調節することができる。
転者は，トーションスプリングの弾性力を調節することができる。
【００２９】 また，図５Ａ及び図５Ｂに示すように，移動ハウジング１３に設けられる摩擦
ギヤ１７は，摩擦ギヤ１７がタイヤ５と接触する方向に引張力を負荷する弾性ス
プリング５５と，弾性スプリング５５の引張力を制御するテンションリンク５７
によりタイヤ５と接触または分離させることができる。テンションリンク５７に
は，ワイヤ（図示せず）が連結されており，自転車のハンドルまたはペダル側で
，テンションリンク５７を制御することができる。
ギヤ１７は，摩擦ギヤ１７がタイヤ５と接触する方向に引張力を負荷する弾性ス
プリング５５と，弾性スプリング５５の引張力を制御するテンションリンク５７
によりタイヤ５と接触または分離させることができる。テンションリンク５７に
は，ワイヤ（図示せず）が連結されており，自転車のハンドルまたはペダル側で
，テンションリンク５７を制御することができる。
【００３０】 図５Ａ及び図５Ｂに基づいて，本発明の一実施例の作用について，より詳細に
説明する。
説明する。
【００３１】 自転車が停止時や下り坂走行時，即ち，自転車の車輪に負荷がない場合は，移
動ハウジング１３は，図５Ａに示すように，位置「Ｓ」に位置する。
動ハウジング１３は，図５Ａに示すように，位置「Ｓ」に位置する。
【００３２】 換言すると，移動ハウジング１３が位置「Ｓ」に位置し，タイヤ５により摩擦
ギヤ１７が回転するので，自転車が下り坂走行時には，モータ１９は充電モード
の状態であり，バッテリ６が充電される。
ギヤ１７が回転するので，自転車が下り坂走行時には，モータ１９は充電モード
の状態であり，バッテリ６が充電される。
【００３３】 なお，自転車の発進時，または上り坂走行時には，タイヤ５と地面との摩擦力
が増加するので，自転車の車輪には負荷が大きくかかる。このため，タイヤ５か
ら摩擦ギヤ１７に大きな反力が作用するので，移動ハウジング１３は，反力によ
り第１の回転軸１５を中心に「Ｓ」から「Ｆ」の方向に回転される。
が増加するので，自転車の車輪には負荷が大きくかかる。このため，タイヤ５か
ら摩擦ギヤ１７に大きな反力が作用するので，移動ハウジング１３は，反力によ
り第１の回転軸１５を中心に「Ｓ」から「Ｆ」の方向に回転される。
【００３４】 移動ハウジング１３が，固定ハウジング１１の内部で位置「Ｓ」から「Ｆ」に
移動されると，移動突起３７ｃが案内溝１１ａ内でスライドされる。クラッチ３
７は，第３の回転軸３１の第２の高速ギヤ３５側から第２の低速ギヤ３３側に移
動され，クラッチ３７の摩擦板３７ｂと第２の低速ギヤ３５の摩擦板３３ａとが
係合する。従って，駆動力は，駆動ギヤ２１→第１のギヤ２３→第２の回転軸２
５→第１の低速ギヤ２７→第２の低速ギヤ３３→クラッチ３７→第３の回転軸３
１→第２のギヤ３９→第３のギヤ４１→第１の回転軸１５→摩擦ギヤ１７の順で
伝達される。このため，モータの出力が低速状態から高速状態に変速され，タイ
ヤ５側から摩擦ギヤ１７側に作用する反力を抑え，タイヤ５を回転させることに
なる。
移動されると，移動突起３７ｃが案内溝１１ａ内でスライドされる。クラッチ３
７は，第３の回転軸３１の第２の高速ギヤ３５側から第２の低速ギヤ３３側に移
動され，クラッチ３７の摩擦板３７ｂと第２の低速ギヤ３５の摩擦板３３ａとが
係合する。従って，駆動力は，駆動ギヤ２１→第１のギヤ２３→第２の回転軸２
５→第１の低速ギヤ２７→第２の低速ギヤ３３→クラッチ３７→第３の回転軸３
１→第２のギヤ３９→第３のギヤ４１→第１の回転軸１５→摩擦ギヤ１７の順で
伝達される。このため，モータの出力が低速状態から高速状態に変速され，タイ
ヤ５側から摩擦ギヤ１７側に作用する反力を抑え，タイヤ５を回転させることに
なる。
【００３５】 これと同時に，可変抵抗部材４３のピニオンギヤ４５は，固定ハウジング１１
の案内溝４９の一側に設けられたラック４７と係合する状態に回転されるので，
可変抵抗値が変化する。制御ユニットは，変更された可変抵抗値を感知しモータ
を制御し，モータの出力が増加する。
の案内溝４９の一側に設けられたラック４７と係合する状態に回転されるので，
可変抵抗値が変化する。制御ユニットは，変更された可変抵抗値を感知しモータ
を制御し，モータの出力が増加する。
【００３６】 本発明によれば，クラッチ３７を用いる機械的変速手段と，可変抵抗部材４３
を用いる電子的変速手段により，短時間で摩擦ギヤ１７の回転力が増加するので
，自転車が発進あるいは上り坂走行する状態にある場合に，ギヤシフト操作が，
いかなるトラブルもなく自動的に達成でき，定速走行を実現することができる。
を用いる電子的変速手段により，短時間で摩擦ギヤ１７の回転力が増加するので
，自転車が発進あるいは上り坂走行する状態にある場合に，ギヤシフト操作が，
いかなるトラブルもなく自動的に達成でき，定速走行を実現することができる。
【００３７】 上記のように，摩擦ギヤ１７にかかる反力が減少した場合には，移動ハウジン
グ１３は，トーションスプリング５１の復元力で第１の回転軸１５を中心にして
位置「Ｆ」から元の位置「Ｓ」に戻される。
グ１３は，トーションスプリング５１の復元力で第１の回転軸１５を中心にして
位置「Ｆ」から元の位置「Ｓ」に戻される。
【００３８】 移動ハウジングが位置「Ｓ」に戻ると，クラッチ３７は第２の低速ギヤ３３と
分離される。次いで，クラッチ３７は，第３の回転軸３１上を移動し，第２の高
速ギヤ３５と係合する。モータの出力が高速ギヤ比に変速されてから，摩擦ギヤ
１７がタイヤ５を回転させる。
分離される。次いで，クラッチ３７は，第３の回転軸３１上を移動し，第２の高
速ギヤ３５と係合する。モータの出力が高速ギヤ比に変速されてから，摩擦ギヤ
１７がタイヤ５を回転させる。
【００３９】 さらに，可変抵抗部材のピニオンギヤ４５は，ラック４７に沿って，逆方向に
回転する。このため，制御ユニットを介してモータ１９が低出力になる抵抗値が
適用される。
回転する。このため，制御ユニットを介してモータ１９が低出力になる抵抗値が
適用される。
【００４０】 上記のように，本発明の実施例では，移動ハウジング１３が，タイヤ５と地面
との摩擦力に応じてタイヤ５から摩擦ギヤ１７に作用する反力により，第１の回
転軸１５を中心に位置「Ｓ」と位置「Ｆ」との間で回転移動する間に，機械的変
速動作と電子的変速動作が自動的に行われる。従って，摩擦ギヤ１７は，外力の
大きさとは関係なく，常に一定の力でタイヤを回転させることができる。さらに
，自転車は，別途の変速操作をすることなく，定速走行ができる。
との摩擦力に応じてタイヤ５から摩擦ギヤ１７に作用する反力により，第１の回
転軸１５を中心に位置「Ｓ」と位置「Ｆ」との間で回転移動する間に，機械的変
速動作と電子的変速動作が自動的に行われる。従って，摩擦ギヤ１７は，外力の
大きさとは関係なく，常に一定の力でタイヤを回転させることができる。さらに
，自転車は，別途の変速操作をすることなく，定速走行ができる。
【００４１】 本発明にかかる変速装置の第２の実施例では，図６に示すように，モータと駆
動部材との間に機械的変速手段のみが設けられている。
動部材との間に機械的変速手段のみが設けられている。
【００４２】 本発明にかかる第２の実施例の構成は，第１の実施例にかかる機械的変速手段
であるクラッチ３７を含む変速装置と略同一であり，電子的変速手段である可変
抵抗部材４３が設けられていない。ここで，移動ハウジングと固定ハウジングと
の結合状態は，第１の実施例と略同一である。また，固定ハウジングをタイヤと
着脱するための弾性スプリングとテンションリンクの構成も略同一である。
であるクラッチ３７を含む変速装置と略同一であり，電子的変速手段である可変
抵抗部材４３が設けられていない。ここで，移動ハウジングと固定ハウジングと
の結合状態は，第１の実施例と略同一である。また，固定ハウジングをタイヤと
着脱するための弾性スプリングとテンションリンクの構成も略同一である。
【００４３】 第２の実施例の動作は，第１の実施例の機械的変速手段による動作と略同一で
ある。従って，第２の実施例においても自動的に定速走行を実現するという効果
が得られる。
ある。従って，第２の実施例においても自動的に定速走行を実現するという効果
が得られる。
【００４４】 本発明の第３の実施例は，図７に示すように，電子的変速手段として可変抵抗
部材を備え，クラッチ３７を含む機械的変速手段が設けられていない。
部材を備え，クラッチ３７を含む機械的変速手段が設けられていない。
【００４５】 本発明にかかる第３の実施例の作用もまた，第１の実施例と略同一である。こ
のため，説明は省略する。
のため，説明は省略する。
【００４６】 しかしながら，本発明の実施例の中で，機械的及び電子的変速手段のすべてを
含む場合が好ましい。
含む場合が好ましい。
【００４７】 図８及び図９に示すように，駆動部材としての摩擦ギヤ１７は自転車のタイヤ
５に適用される。
５に適用される。
【００４８】 以下で，駆動部材が自転車の他の場所に適用された場合について説明する。
【００４９】 図１０及び図１１に示すように，駆動部材を自転車のチェーン７に適用しても
よい。
よい。
【００５０】 即ち，自転車のチェーン７が，駆動部材として，第１の回転軸１５に直接設け
られる。これにより，車輪４にかかる反力が，チェーン７を介して本発明の変速
装置を駆動する。本実施例の動作も，第１の実施例の場合と略同一である。しか
しながら，本実施例において，第１の回転軸１５には，チェーン７と結合するた
めにチェーン支持ギヤ６１が設けられ，モータから駆動力を享受し，あるいはモ
ータへ駆動力を伝達することができる。
られる。これにより，車輪４にかかる反力が，チェーン７を介して本発明の変速
装置を駆動する。本実施例の動作も，第１の実施例の場合と略同一である。しか
しながら，本実施例において，第１の回転軸１５には，チェーン７と結合するた
めにチェーン支持ギヤ６１が設けられ，モータから駆動力を享受し，あるいはモ
ータへ駆動力を伝達することができる。
【００５１】 図１２及び図１３は，本発明にかかる自動変速装置１０をタイヤリム８に適用
した状態を示す。
した状態を示す。
【００５２】 本実施例では，タイヤリム８は，それぞれタイヤリム８の両側で第１の回転軸
１５上に設置された２つの回転バー７３により圧着支持され，回転バー７３は各
弾性スプリング７１により，第１の回転軸１５の中央の方に弾性的に支持されて
いる。回転バー７３及び第１の回転軸１５には，キーとキー溝（図示せず）が設
けられ，回転バー７３が第１の回転軸１５に沿って移動可能に固定されている。
タイヤリム８と接触するために，回転バー７３の内側面には硬質ゴム７５を備え
る。
１５上に設置された２つの回転バー７３により圧着支持され，回転バー７３は各
弾性スプリング７１により，第１の回転軸１５の中央の方に弾性的に支持されて
いる。回転バー７３及び第１の回転軸１５には，キーとキー溝（図示せず）が設
けられ，回転バー７３が第１の回転軸１５に沿って移動可能に固定されている。
タイヤリム８と接触するために，回転バー７３の内側面には硬質ゴム７５を備え
る。
【００５３】 本発明の本実施例において，モータの駆動力を伝達する状態では，回転バー７
３は，第１の回転軸１５により回転される。次いで，車輪４は，回転バー７３に
よりタイヤリム８を介して回転される。さらに，車輪４に作用する反力が増加す
ると，変速装置１０はタイヤリム８を介して反力に対応して，自動変速が行われ
る。
３は，第１の回転軸１５により回転される。次いで，車輪４は，回転バー７３に
よりタイヤリム８を介して回転される。さらに，車輪４に作用する反力が増加す
ると，変速装置１０はタイヤリム８を介して反力に対応して，自動変速が行われ
る。
【００５４】 図１４及び図１５は，本発明にかかる変速装置１０が車輪４の回転軸に適用さ
れた状態を示す。この場合，車輪の回転軸９が，自動変速装置１０の第１の回転
軸１５と同軸に結合されており，車輪４にかかる負荷に反応する。
れた状態を示す。この場合，車輪の回転軸９が，自動変速装置１０の第１の回転
軸１５と同軸に結合されており，車輪４にかかる負荷に反応する。
【００５５】 本発明にかかる自動変速装置１０は，自転車の前輪に適用することもできる。
【００５６】 当業者であれば，本発明の技術的思想の範囲内において本発明の各種の変更例
または修正例に想到し得ることは明らかである。従って，本発明は，特許請求の
範囲及び同等物に記載された範囲内において提供される変更例または修正例を含
むものと了解される。
または修正例に想到し得ることは明らかである。従って，本発明は，特許請求の
範囲及び同等物に記載された範囲内において提供される変更例または修正例を含
むものと了解される。
【図１】 図１は，本発明にかかる変速装置を有する電気自転車の側面図であり，
【図２】 図２は，本発明の第１実施例にかかる機械的変速手段と電子的変速装置とが共
に適用された変速装置を示す部分断面図であり，
に適用された変速装置を示す部分断面図であり，
【図３】 図３は，固定ハウジングと移動ハウジングの結合状態を示す図であり，
【図４】 図４は，本発明にかかる制御状態を示すフローチャートであり，
【図５】 図５Ａ及び図５Ｂは，本発明の第１実施例にかかる変速装置の動作状態を示し
，図５Ａは電気自転車の車輪に負荷がかかっていない場合の動作状態を示し，図
５Ｂは電気自転車の車輪に負荷がかかっている場合の動作状態を示し，
，図５Ａは電気自転車の車輪に負荷がかかっていない場合の動作状態を示し，図
５Ｂは電気自転車の車輪に負荷がかかっている場合の動作状態を示し，
【図６】 図６は，本発明の第２実施例にかかる機械的変速手段が適用された変速装置を
示す部分断面図であり，
示す部分断面図であり，
【図７】 図７は，本発明の第３実施例にかかる電子的変速手段が適用された変速装置を
示す部分断面図であり，
示す部分断面図であり，
【図８】 図８は，本発明にかかる変速装置が，自転車のタイヤに適用された状態を示す
側面図であり，
側面図であり，
【図９】 図９は，本発明にかかる変速装置が，図８におけるタイヤと結合された状態を
示す部分断面図であり，
示す部分断面図であり，
【図１０】 図１０は，本発明にかかる変速装置が，自転車のチェーンに適用された状態を
示す側面図であり，
示す側面図であり，
【図１１】 図１１は，本発明にかかる変速装置が，図１０におけるチェーンと結合された
状態を示す部分断面図であり，
状態を示す部分断面図であり，
【図１２】 図１２は，本発明にかかる変速装置が，自転車のタイヤリムに適用された状態
を示す側面図であり，
を示す側面図であり，
【図１３】 図１３は，本発明にかかる変速装置が，図１２におけるタイヤリムと結合され
た状態を示す部分断面図であり，
た状態を示す部分断面図であり，
【図１４】 図１４は，本発明にかかる変速装置が，自転車の車輪回転軸に適用された状態
を示す側面図であり，
を示す側面図であり，
【図１５】 図１５は，本発明にかかる変速装置が，図１４における車輪回転軸と結合された
状態を示す部分断面図である。
状態を示す部分断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書 【提出日】平成１２年４月８日（２０００．４．８） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】全文 【補正方法】変更 【補正の内容】 【発明の名称】 電気自転車の自動変速装置 【特許請求の範囲】 【発明の詳細な説明】 【０００１】 発明の背景 発明の分野 本発明は，電気自転車の変速装置に関し，より詳しくは，自転車の走行環境や
自転車上に搭載される荷物により変化する各種走行条件に応じて変動する自転車
の車輪と地面との摩擦力の相違，に関係なく定速走行する電気自転車の自動変速
装置に関する。 【０００２】 関連技術の説明 一般的に，電気自転車は，電力により車輪を駆動させる自転車であるので，例
えば老人や弱者や障害者などのように，彼／彼女自身で自転車を駆動させること
ができない人々が習慣的に利用している。また，長距離を移動しなければならな
い時や，重い荷物を運搬しなければならない時には，正常者にも利用されている
。さらに，電気自転車は動力源として電力を利用しているので，資源節減や環境
保護の観点から環境親和的であるといえる。 【０００３】 このような電気自転車では，電力がバッテリからモータに供給されると，モー
タの回転力が自転車の車輪に伝達される。運転者は，運転中の様々な運転状況に
応じて電気自転車の速度を変化させる。 【０００４】 従来の電気自転車では，走行中，上り坂の走行や，自転車に重い荷物を載せた
状態での走行によって車輪に過度の負荷がかかる場合，ユーザは，自転車の車輪
にかかる負荷を削減するために，例えばトルクセンサなどのような電子装置を用
いて自転車の出力を調節する。しかしながら，このような速度調節方法では，結
果としてモータ側にかかる負荷も増加するため，モータが破損する，バッテリの
消費率が増加するといったいくつかの問題がある。 【０００５】 さらに，各種の走行条件に応じて，ユーザが自転車の運転速度を調整しなけれ
ばならず，非常に困難であるため，初心者，老人や弱者が自転車の速度を適正に
調整することができなかった。 【０００６】 発明の要約 そこで，本発明の目的は，自転車の車輪ににかかる負荷に応じて，電気自転車
の速度を自動的に変更可能にすることにより，モータにかかる負荷の増加を防止
し，バッテリの消費率を節減することにある。 【０００７】 本発明の他の目的は，走行条件に応じて電気自転車の速度を自動的に変更可能
にすることにより，ユーザに便利さを提供することにある。 【０００８】 本発明の第１の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モー
タの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記
駆動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じ
て前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前
記駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに
応じて前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，
前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される
移動ハウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；
前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取
りつけられる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車
の前記車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，
前記モータの出力が，前記機械的及び電子的変速手段を介して変換され，前記駆
動部材に伝達される，電気自転車の自動変速装置を提供する。 【０００９】 本発明の別の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと，前記モータ の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と，モータの回転力を前記駆動部 材に伝達する動力伝達装置と，前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて，前 記モータから出力される動力を電子クラッチにより電子的に伝達する電子的変速 装置と，前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝達装置及び前記電子的変速装置 を含む固定ハウジングと，を含む，電気自転車の自動変速装置を提供する。 【００１０】 本発明の他の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モータ
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前記
駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝
達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハウジングと；前記移
動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆動部材，前記移動ハ
ウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけられる第１の回転軸
とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の
大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記
機械的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達される，電気自転車の自
動変速装置を提供する。 【００１１】 本発明の別の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モータ
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，前記駆
動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハ
ウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆
動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけ
られる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記
車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モ
ータの出力が，前記電子的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達され
る，電気自転車の自動変速装置を提供する。 【００１２】 上述した全般的説明及び後述する詳細な説明の双方は，例示的で説明のための
ものであり，請求項に記載された発明の更に詳細な説明を提供するものであるこ
とを理解すべきである。 【００１３】 好適な実施例の詳細な説明 以下，添付の図面に示された例に基づいて本発明の好適な実施例について詳細
に説明する。 【００１４】 本発明において，自転車は，２，３またはそれ以上の車輪を備える。 【００１５】 本発明にかかる電気自転車１の第１実施例において，図１に示すように，電気
自転車１は，メインフレーム２のフロント側及びリア側に設置されたフロント車
輪３及びリア車輪４を備える２輪自転車である。 【００１６】 バッテリ６がメインフレーム２に取りつけられ，タイヤ５に着脱可能に設けら
れた自動変速装置１０に連結される。自動変速装置１０は，車輪にかかる負荷に
応じて作動する。符号７はチェーン，８はタイヤリム，９は車輪の回転軸を示す
。 【００１７】 図２及び図３は，本発明の第１実施例にかかる自動変速装置１０の構成を示す
図である。移動ハウジング１３が，固定ハウジングの内部に回動可能に設けられ
，移動ハウジング１３の第１の回転軸１５を中心に回転可能である。移動ハウジ
ング１３の第１の回転軸１５には，車輪を回転させるためにタイヤの表面と接触
する摩擦ギヤ１７が形成されている。摩擦ギヤ１７の表面には，摩擦ギヤ１７と
タイヤとの摩擦力を増加するために，タイヤ５の凹凸部と噛み合う凹凸部が形成
されている。このような摩擦ギヤ１７の凹凸部は，接触するタイヤの凹凸部の形
状に応じて多様な形状を有する。 【００１８】 移動ハウジング１３の内部には，摩擦ギヤ１７と反対側に，バッテリ６から電
源が供給されるＤＣモータ１９が配置されている。ＤＣモータ１９は，複数のギ
ヤを介して摩擦ギヤ１７と連結されており，駆動力を摩擦ギヤ１７に伝達するこ
とができる。 【００１９】 即ち，ＤＣモータ１９の駆動軸には，駆動ギヤ２１が軸着されている。駆動ギ
ヤ２１は，第２の回転軸２５に回動可能に設置された第１のギヤ２３に係合して
いる。さらに，第２の回転軸２５には，それぞれ第１の低速ギヤ２７と第１の高
速ギヤ２９が設けられている。 【００２０】 また，移動ハウジング１３には第３の回転軸３１が，第２の回転軸２５と平行
になるように設置されている。第３の回転軸３１には，第１の低速ギヤ２７と対
する位置に第２の低速ギヤ３３が設けられ，第１の高速ギヤ２９と対する位置に
第２の高速ギヤ３５が設けられている。このとき，第２の低速ギヤ３３及び第２
の高速ギヤ３５は，それぞれ軸受け（図示せず）を備え，第３の回転軸３１に対
して回転可能に設けられている。 【００２１】 また，第３の回転軸３１には，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５との
間に，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５に駆動力を選択的に伝達するク
ラッチ３７が設置されている。クラッチ３７の両側面には，摩擦板３７ａ，３７
ｂが設けられている。また，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５にも，ク
ラッチ３７の摩擦板３７ａ，３７ｂと対応する側に，それぞれ摩擦板３３ａ，３
５ａが設けられている。 【００２２】 クラッチ３７の外周面には，斜線方向に移動突起３７ｃが突設されており，ク
ラッチ３７が第２の低速ギヤ３３と第２の低速ギヤ３５との間を往復移動可能で
ある。固定ハウジング１１の内周面には，移動突起３７ｃに対応する案内溝１１
ａが設けられている。従って，移動ハウジング１３が移動すると，クラッチ３７
の移動突起３７ｃが固定ハウジング１１の案内溝１１ａに沿って案内され，クラ
ッチ３７は第２の回転軸３１上で移動される。ここで，クラッチ３７と第２の回
転軸３１とは，キーとキー溝（図示せず）により結合されているため，クラッチ
３７は第２の回転軸３１上の所定の区間内で移動することができ，クラッチ３７
の回転により第２の回転軸３１が回転する。 【００２３】 第３の回転軸３１の一側端には，第２のギヤ３９が軸着されている。第２のギ
ヤ３９と係合する第３のギヤ４１が，摩擦ギヤ１７が設けられた第１の回転軸１
５の一側端に固定されている。 【００２４】 なお，移動ハウジング１３の好適な箇所には，可変抵抗部材４３が設けられて
いる。ピニオンギヤ４５は可変抵抗部材４３に連結されている。ピニオンギヤ４
５と対応する固定ハウジング１１の内周面には，案内溝４９が設けられる。案内
溝４９にはラック４７が形成され，ピニオンギヤ４５と係合する。従って，移動
ハウジング１３が固定ハウジング１１の内部で移動するに応じて，ピニオンギヤ
４５が回転し，モータ１９に伝達される可変抵抗値が変化する。 【００２５】 可変抵抗部材４５は，電子的に負荷を誘導する負荷誘導部であり，図４には電 子的制御の動作を示す。自転車が走行している走行モード時には，電源がキース イッチに印加され，ブレーキを作動させない場合にはアクセルに電源が印加され ，アクセルの制御部を介してモータの出力が増減される。この走行モード時には ，負荷誘導部で感知される負荷の大きさが自動的に制御され，モータから発生す る出力を増減させることになる。 【００２６】 また，下り走行時の充電モードのときには，電源がブレーキ及びアクセルに印 加されない状態で，自転車の車輪の回転力により駆動したモータから発生する微 小電力が制御部に入力される。これにより，制御部は，モードキースイッチに対 する制御信号を受信し，入力された電流を増幅部を介して増幅させることで，電 力を充電する。 【００２７】 さらに，例えば自転車の下り坂走行などの状況における充電モードでは，電源
はアクセルに供給されない。それどころか，モータは車輪の回転力により駆動し
，電力を発生する。モータから発生する電力は，制御ユニットに入力される。制
御ユニットは，走行モードを充電モードに変更する。次いで，電力は増幅器で増
幅されバッテリに充電される。 【００２８】 本発明の第１の実施例では，動力伝達手段として複数のギヤを使用している。
しかし，本発明では，チェーンまたはベルトも使用可能である。 【００２９】 第１の回転軸１７の一端部は，トーションスプリング５１で，固定ハウジング
１１に固定される。第１の回転軸１７の他端部は，移動ハウジング１３に固定さ
れる。このとき，移動ハウジング１３側には，トーションスプリング５１の一端
部を固定する複数の孔１３ａが設けられ，トーションスプリング５１の弾性力を
調節して，移動ハウジング１３の復元力を制御することができる。 【００３０】 トーションスプリング５１の他端部には，バネ調節レバー５３が設けられ，運
転者は，トーションスプリングの弾性力を調節することができる。 【００３１】 また，図５Ａ及び図５Ｂに示すように，移動ハウジング１３に設けられる摩擦
ギヤ１７は，摩擦ギヤ１７がタイヤ５と接触する方向に引張力を負荷する弾性ス
プリング５５と，弾性スプリング５５の引張力を制御するテンションリンク５７
によりタイヤ５と接触または分離させることができる。テンションリンク５７に
は，ワイヤ（図示せず）が連結されており，自転車のハンドルまたはペダル側で
，テンションリンク５７を制御することができる。 【００３２】 図５Ａ及び図５Ｂに基づいて，本発明の一実施例の作用について，より詳細に
説明する。 【００３３】 自転車が停止時や下り坂走行時，即ち，自転車の車輪に負荷がない場合は，移
動ハウジング１３は，図５Ａに示すように，位置「Ｓ」に位置する。 【００３４】 換言すると，移動ハウジング１３が位置「Ｓ」に位置し，タイヤ５により摩擦
ギヤ１７が回転するので，自転車が下り坂走行時には，モータ１９は充電モード
の状態であり，バッテリ６が充電される。 【００３５】 なお，自転車の発進時，または上り坂走行時には，タイヤ５と地面との摩擦力
が増加するので，自転車の車輪には負荷が大きくかかる。このため，タイヤ５か
ら摩擦ギヤ１７に大きな反力が作用するので，移動ハウジング１３は，反力によ
り第１の回転軸１５を中心に「Ｓ」から「Ｆ」の方向に回転される。 【００３６】 移動ハウジング１３が，固定ハウジング１１の内部で位置「Ｓ」から「Ｆ」に
移動されると，移動突起３７ｃが案内溝１１ａ内でスライドされる。クラッチ３
７は，第３の回転軸３１の第２の高速ギヤ３５側から第２の低速ギヤ３３側に移
動され，クラッチ３７の摩擦板３７ｂと第２の低速ギヤ３５の摩擦板３３ａとが
係合する。従って，駆動力は，駆動ギヤ２１→第１のギヤ２３→第２の回転軸２
５→第１の低速ギヤ２７→第２の低速ギヤ３３→クラッチ３７→第３の回転軸３
１→第２のギヤ３９→第３のギヤ４１→第１の回転軸１５→摩擦ギヤ１７の順で
伝達される。このため，モータの出力が低速状態から高速状態に変速され，タイ
ヤ５側から摩擦ギヤ１７側に作用する反力を抑え，タイヤ５を回転させることに
なる。 【００３７】 これと同時に，可変抵抗部材４３のピニオンギヤ４５は，固定ハウジング１１
の案内溝４９の一側に設けられたラック４７と係合する状態に回転されるので，
可変抵抗値が変化する。制御ユニットは，変更された可変抵抗値を感知しモータ
を制御し，モータの出力が増加する。 【００３８】 本発明によれば，クラッチ３７を用いる機械的変速手段と，可変抵抗部材４３
を用いる電子的変速手段により，短時間で摩擦ギヤ１７の回転力が増加するので
，自転車が発進あるいは上り坂走行する状態にある場合に，ギヤシフト操作が，
いかなるトラブルもなく自動的に達成でき，定速走行を実現することができる。 【００３９】 上記のように，摩擦ギヤ１７にかかる反力が減少した場合には，移動ハウジン
グ１３は，トーションスプリング５１の復元力で第１の回転軸１５を中心にして
位置「Ｆ」から元の位置「Ｓ」に戻される。 【００４０】 移動ハウジングが位置「Ｓ」に戻ると，クラッチ３７は第２の低速ギヤ３３と
分離される。次いで，クラッチ３７は，第３の回転軸３１上を移動し，第２の高
速ギヤ３５と係合する。モータの出力が高速ギヤ比に変速されてから，摩擦ギヤ
１７がタイヤ５を回転させる。 【００４１】 さらに，可変抵抗部材のピニオンギヤ４５は，ラック４７に沿って，逆方向に
回転する。このため，制御ユニットを介してモータ１９が低出力になる抵抗値が
適用される。 【００４２】 上記のように，本発明の実施例では，移動ハウジング１３が，タイヤ５と地面
との摩擦力に応じてタイヤ５から摩擦ギヤ１７に作用する反力により，第１の回
転軸１５を中心に位置「Ｓ」と位置「Ｆ」との間で回転移動する間に，機械的変
速動作と電子的変速動作が自動的に行われる。従って，摩擦ギヤ１７は，外力の
大きさとは関係なく，常に一定の力でタイヤを回転させることができる。さらに
，自転車は，別途の変速操作をすることなく，定速走行ができる。 【００４３】 本発明にかかる変速装置の第２の実施例では，図６に示すように，モータと駆
動部材との間に機械的変速手段のみが設けられている。 【００４４】 本発明にかかる第２の実施例の構成は，第１の実施例にかかる機械的変速手段
であるクラッチ３７を含む変速装置と略同一であり，電子的変速手段である可変
抵抗部材４３が設けられていない。ここで，移動ハウジングと固定ハウジングと
の結合状態は，第１の実施例と略同一である。また，固定ハウジングをタイヤと
着脱するための弾性スプリングとテンションリンクの構成も略同一である。 【００４５】 第２の実施例の動作は，第１の実施例の機械的変速手段による動作と略同一で
ある。従って，第２の実施例においても自動的に定速走行を実現するという効果
が得られる。 【００４６】 本発明の第３の実施例は，図７に示すように，電子的変速手段として可変抵抗
部材を備え，クラッチ３７を含む機械的変速手段が設けられていない。 【００４７】 本発明にかかる第３の実施例の作用もまた，第１の実施例と略同一である。こ
のため，説明は省略する。 【００４８】 本発明の第４の実施例は，図８Ａ及び図８Ｂに示すように，第１の実施例及び 第２の実施例におけるクラッチを，制御部の信号により駆動される電子クラッチ に代用したものである。 【００４９】 第１の実施例及び第２の実施例におけるクラッチの代用して電子クラッチを設 け，クラッチを駆動している移動ハウジング１３と案内溝４９の代わりに電子ク ラッチを制御する制御部が付加されている。 【００５０】 本発明にかかる第４の実施例を，図８Ａ及図８Ｂに示す。 【００５１】 図８Ａに示すように，自転車の停止状態や，下り坂走行時のタイヤ５の回転に よる負荷がかからない状態では，電子クラッチ摩擦板２０ａは，電子クラッチハ ウジング２０ｄの内部のスプリング（図示せず）の弾力により，第２の高速ギヤ の摩擦板３５ａと係合している状態を維持する。この電子クラッチハウジング２ ０ｄは，固定ハウジング１１に固定される。しかし，摩擦板部２０ｃは，電子ク ラッチの可動範囲内において，第３の回転軸３１上で自由に移動及び回転できる 。これは，摩擦板部２０ｃと第３の回転軸３１は，キーとキー溝とで結合されて おり，第３の回転軸３１が摩擦板部２０ｃの回転により連動するように設けられ ，電子クラッチハウジング２０ｄと摩擦板部２０ｃとの接触面には軸受けが設け られているからである。 【００５２】 自転車の発進時や上り坂走行時には，摩擦ギヤ１７がタイヤ５を回転させるた めの負荷が大きくかかるので，モータ１９に供給される電力が，負荷の大きさに 応じて変化する。電力の変化量が規定値以上になると，変化量を感知するための 制御部（図示せず）の信号に応じて電子クラッチ２０に電源が印加され，電子ク ラッチハウジング２０ｄ内部のソレノイド（図示せず）が動作する。このため， 摩擦板部２０ｃが，電子クラッチハウジング２０ｄの内部に備えた軸受け（図示 せず）を介して，第２の高速ギヤ３５側から第２の低速ギヤ３３側に移動される 。図８Ｂに示すように，電子クラッチ摩擦板２０ａが，第２の高速ギヤの摩擦板 ３５ａから分離され，第２の低速ギヤの摩擦板３３ａと係合する。従って，モー タ１９から発生する回転駆動力は，駆動ギヤ２１→第１のギヤ２３→第２の回転 軸２５→第１の低速ギヤ２７→第２の低速ギヤ３３→電子クラッチ２０→第３の 回転軸３１→第２のギヤ３９→第３のギヤ４１→第１の回転軸１５→摩擦ギヤ１ ７の順で伝達される。それ故，摩擦ギヤ１７による第１の低速ギヤ２７及び第２ の低速ギヤ３３の回転力のため，モータ１９の出力が高速状態から低速状態に変 速され，結果として，タイヤ５から摩擦ギヤ１７に作用する力を抑え，タイヤ５ を回転させることになる。 【００５３】 一方，高負荷状態から解放され，自転車の回転軸にかかる負荷が減少すること により，モータ１９に供給される電力の大きさが規定値以下となると，電力の変 化を感知している制御部の信号により電子クラッチ２０の電源が遮断され，電子 クラッチハウジング２０ｄの内部にソレノイドと共に設けられたスプリングの弾 力により，摩擦板部２０ｃが，電子クラッチハウジング２０ｄの内部に設けられ た軸受けを介して，第２の低速ギヤ３３側から第２の高速ギヤ３５側に移動する 。電子クラッチ摩擦板２０ｂは，第２の低速ギヤの摩擦板３３ａとから分離され ，第２の高速ギヤの摩擦板３５ａと電子クラッチ摩擦板２０ａとが係合される。 モータ１９の出力は，高速ギヤ比に変速され，摩擦ギヤ１７がタイヤ５を回転さ せるようになる。 【００５４】 以上のように，電子クラッチ２０は，自転車の走行条件に応じて変化する負荷 を感知し，規定値に基づいた制御部の信号により，自動的に変速する。このため ，摩擦ギヤ１７が，好適なタイミングで即時に変速するための規定の力で常にタ イヤ５を回転させることができ，運転者は，他の特別な操作をしなくても自動的 に定速で走行できる。 【００５５】 本発明の実施例では，自転車の車輪にかかる負荷の感知方法としてモータ１９ の電力値の変化を説明した。しかし，電圧や周波数の変化の感知によっても同様 な効果が得られ，また，前記電子クラッチハウジング２０ｄ内部の摩擦板２０ｃ の駆動手段として，ソレノイドの代わりに空圧や油圧を用いることができる。 【００５６】 本発明にかかる４つの実施例を好適な実施例として説明したが，本発明は，上 記の実施例に限定されるものではなく，本発明の技術思想の全ての範囲内に適用 できるものである。 【００５７】 図１０及び図１１に示すように，駆動部材を自転車のチェーン７に適用しても
よい。 【００５８】 即ち，自転車のチェーン７が，駆動部材として，第１の回転軸１５に直接設け
られる。これにより，車輪４にかかる反力が，チェーン７を介して本発明の変速
装置を駆動する。本実施例の動作も，第１の実施例の場合と略同一である。しか
しながら，本実施例において，第１の回転軸１５には，チェーン７と結合するた
めにチェーン支持ギヤ６１が設けられ，モータから駆動力を享受し，あるいはモ
ータへ駆動力を伝達することができる。 【００５９】 図１２及び図１３は，本発明にかかる自動変速装置１０をタイヤリム８に適用
した状態を示す。 【００６０】 本実施例では，タイヤリム８は，それぞれタイヤリム８の両側で第１の回転軸
１５上に設置された２つの回転バー７３により圧着支持され，回転バー７３は各
弾性スプリング７１により，第１の回転軸１５の中央の方に弾性的に支持されて
いる。回転バー７３及び第１の回転軸１５には，キーとキー溝（図示せず）が設
けられ，回転バー７３が第１の回転軸１５に沿って移動可能に固定されている。
タイヤリム８と接触するために，回転バー７３の内側面には硬質ゴム７５を備え
る。 【００６１】 本発明の本実施例において，モータの駆動力を伝達する状態では，回転バー７
３は，第１の回転軸１５により回転される。次いで，車輪４は，回転バー７３に
よりタイヤリム８を介して回転される。さらに，車輪４に作用する反力が増加す
ると，変速装置１０はタイヤリム８を介して反力に対応して，自動変速が行われ
る。 【００６２】 図１５及び図１６は，本発明にかかる変速装置１０が車輪４の回転軸に適用さ れた状態を示す。この場合，車輪の回転軸９が，自動変速装置１０の第１の回転 軸１５と同軸に結合されており，車輪４に反作用する力が，回転軸９を介して負 荷を自動変速装置に誘導する。 【００６３】 本発明にかかる自動変速装置１０は，自転車の前輪に適用することもできる。 【００６４】 当業者であれば，本発明の技術的思想の範囲内において本発明の各種の変更例
または修正例に想到し得ることは明らかである。従って，本発明は，特許請求の
範囲及び同等物に記載された範囲内において提供される変更例または修正例を含
むものと了解される。 【図面の簡単な説明】 【図１】 図１は，本発明にかかる変速装置を有する電気自転車の側面図であり， 【図２】 図２は，本発明の第１実施例にかかる機械的変速手段と電子的変速装置とが共
に適用された変速装置を示す部分断面図であり， 【図３】 図３は，固定ハウジングと移動ハウジングの結合状態を示す図であり， 【図４】 図４は，本発明にかかる制御状態を示すフローチャートであり， 【図５】 図５Ａ及び図５Ｂは，本発明の第１実施例にかかる変速装置の動作状態を示し
，図５Ａは電気自転車の車輪に負荷がかかっていない場合の動作状態を示し，図
５Ｂは電気自転車の車輪に負荷がかかっている場合の動作状態を示し， 【図６】 図６は，本発明の第２実施例にかかる機械的変速手段が適用された変速装置を
示す部分断面図であり， 【図７】 図７は，本発明の第３実施例にかかる電子的変速手段が適用された変速装置を
示す部分断面図であり， 【図８】 図８Ａ及び図８Ｂは，本発明の第４実施例にかかる変速装置の動作状態を示し ，図８Ａは，電気自転車の車輪に負荷がかかっていない動作状態を示し，図８Ｂ は，電気自転車の車輪に負荷がかかっている動作状態を示す。 図９から図１６は，本発明にかかる装置の駆動部材が電気自転車に具体的に適 用された状態のいくつかの実施例を示し， 【図９】 図９は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車のタイヤに適用された状態を 示す側面図であり， 【図１０】 図１０は，本発明にかかる自動変速装置が，図９におけるタイヤと結合された 状態を示す部分断面図であり， 【図１１】 図１１は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車のチェーンに適用された状 態を示す側面図であり， 【図１２】 図１２は，本発明にかかる自動変速装置が，図１１におけるチェーンと結合さ れた状態を示す部分断面図であり， 【図１３】 図１３は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車のタイヤリムに適用された 状態を示す側面図であり， 【図１４】 図１４は，本発明にかかる自動変速装置が，図１３におけるタイヤリムと結合 された状態を示す部分断面図であり， 【図１５】 図１５は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車の車輪回転軸に適用された 状態を示す側面図であり， 【図１６】 図１６は，本発明にかかる自動変速装置が，図１５における車輪回転軸と結合さ れた状態を示す部分断面図である。 【手続補正２】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】全図 【補正方法】変更 【補正の内容】 【図１】 【図２】 【図３】 【図４】 【図５】 【図６】 【図７】 【図８】 【図９】 【図１０】 【図１１】 【図１２】 【図１３】 【図１４】 【図１５】 【図１６】
自転車上に搭載される荷物により変化する各種走行条件に応じて変動する自転車
の車輪と地面との摩擦力の相違，に関係なく定速走行する電気自転車の自動変速
装置に関する。 【０００２】 関連技術の説明 一般的に，電気自転車は，電力により車輪を駆動させる自転車であるので，例
えば老人や弱者や障害者などのように，彼／彼女自身で自転車を駆動させること
ができない人々が習慣的に利用している。また，長距離を移動しなければならな
い時や，重い荷物を運搬しなければならない時には，正常者にも利用されている
。さらに，電気自転車は動力源として電力を利用しているので，資源節減や環境
保護の観点から環境親和的であるといえる。 【０００３】 このような電気自転車では，電力がバッテリからモータに供給されると，モー
タの回転力が自転車の車輪に伝達される。運転者は，運転中の様々な運転状況に
応じて電気自転車の速度を変化させる。 【０００４】 従来の電気自転車では，走行中，上り坂の走行や，自転車に重い荷物を載せた
状態での走行によって車輪に過度の負荷がかかる場合，ユーザは，自転車の車輪
にかかる負荷を削減するために，例えばトルクセンサなどのような電子装置を用
いて自転車の出力を調節する。しかしながら，このような速度調節方法では，結
果としてモータ側にかかる負荷も増加するため，モータが破損する，バッテリの
消費率が増加するといったいくつかの問題がある。 【０００５】 さらに，各種の走行条件に応じて，ユーザが自転車の運転速度を調整しなけれ
ばならず，非常に困難であるため，初心者，老人や弱者が自転車の速度を適正に
調整することができなかった。 【０００６】 発明の要約 そこで，本発明の目的は，自転車の車輪ににかかる負荷に応じて，電気自転車
の速度を自動的に変更可能にすることにより，モータにかかる負荷の増加を防止
し，バッテリの消費率を節減することにある。 【０００７】 本発明の他の目的は，走行条件に応じて電気自転車の速度を自動的に変更可能
にすることにより，ユーザに便利さを提供することにある。 【０００８】 本発明の第１の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モー
タの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記
駆動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じ
て前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前
記駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに
応じて前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，
前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される
移動ハウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；
前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取
りつけられる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車
の前記車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，
前記モータの出力が，前記機械的及び電子的変速手段を介して変換され，前記駆
動部材に伝達される，電気自転車の自動変速装置を提供する。 【０００９】 本発明の別の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと，前記モータ の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と，モータの回転力を前記駆動部 材に伝達する動力伝達装置と，前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて，前 記モータから出力される動力を電子クラッチにより電子的に伝達する電子的変速 装置と，前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝達装置及び前記電子的変速装置 を含む固定ハウジングと，を含む，電気自転車の自動変速装置を提供する。 【００１０】 本発明の他の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モータ
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を機械的にシフトして，前記シフトされたモータの出力を前記
駆動部材に伝達する機械的変速手段と；前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝
達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハウジングと；前記移
動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆動部材，前記移動ハ
ウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけられる第１の回転軸
とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の
大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記
機械的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達される，電気自転車の自
動変速装置を提供する。 【００１１】 本発明の別の観点によれば，バッテリにより駆動されるモータと；前記モータ
の回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と；前記モータの回転力を前記駆
動部材に伝達する動力伝達手段と；前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて
前記モータの出力を電子的にシフトする電子的変速手段と；前記モータ，前記駆
動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手段が設置される移動ハ
ウジングと；前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと；前記駆
動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に取りつけ
られる第１の回転軸とから構成され，前記移動ハウジングが，前記自転車の前記
車輪にかかる負荷の大きさにに応じて，前記回転軸を中心に回転されて，前記モ
ータの出力が，前記電子的変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達され
る，電気自転車の自動変速装置を提供する。 【００１２】 上述した全般的説明及び後述する詳細な説明の双方は，例示的で説明のための
ものであり，請求項に記載された発明の更に詳細な説明を提供するものであるこ
とを理解すべきである。 【００１３】 好適な実施例の詳細な説明 以下，添付の図面に示された例に基づいて本発明の好適な実施例について詳細
に説明する。 【００１４】 本発明において，自転車は，２，３またはそれ以上の車輪を備える。 【００１５】 本発明にかかる電気自転車１の第１実施例において，図１に示すように，電気
自転車１は，メインフレーム２のフロント側及びリア側に設置されたフロント車
輪３及びリア車輪４を備える２輪自転車である。 【００１６】 バッテリ６がメインフレーム２に取りつけられ，タイヤ５に着脱可能に設けら
れた自動変速装置１０に連結される。自動変速装置１０は，車輪にかかる負荷に
応じて作動する。符号７はチェーン，８はタイヤリム，９は車輪の回転軸を示す
。 【００１７】 図２及び図３は，本発明の第１実施例にかかる自動変速装置１０の構成を示す
図である。移動ハウジング１３が，固定ハウジングの内部に回動可能に設けられ
，移動ハウジング１３の第１の回転軸１５を中心に回転可能である。移動ハウジ
ング１３の第１の回転軸１５には，車輪を回転させるためにタイヤの表面と接触
する摩擦ギヤ１７が形成されている。摩擦ギヤ１７の表面には，摩擦ギヤ１７と
タイヤとの摩擦力を増加するために，タイヤ５の凹凸部と噛み合う凹凸部が形成
されている。このような摩擦ギヤ１７の凹凸部は，接触するタイヤの凹凸部の形
状に応じて多様な形状を有する。 【００１８】 移動ハウジング１３の内部には，摩擦ギヤ１７と反対側に，バッテリ６から電
源が供給されるＤＣモータ１９が配置されている。ＤＣモータ１９は，複数のギ
ヤを介して摩擦ギヤ１７と連結されており，駆動力を摩擦ギヤ１７に伝達するこ
とができる。 【００１９】 即ち，ＤＣモータ１９の駆動軸には，駆動ギヤ２１が軸着されている。駆動ギ
ヤ２１は，第２の回転軸２５に回動可能に設置された第１のギヤ２３に係合して
いる。さらに，第２の回転軸２５には，それぞれ第１の低速ギヤ２７と第１の高
速ギヤ２９が設けられている。 【００２０】 また，移動ハウジング１３には第３の回転軸３１が，第２の回転軸２５と平行
になるように設置されている。第３の回転軸３１には，第１の低速ギヤ２７と対
する位置に第２の低速ギヤ３３が設けられ，第１の高速ギヤ２９と対する位置に
第２の高速ギヤ３５が設けられている。このとき，第２の低速ギヤ３３及び第２
の高速ギヤ３５は，それぞれ軸受け（図示せず）を備え，第３の回転軸３１に対
して回転可能に設けられている。 【００２１】 また，第３の回転軸３１には，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５との
間に，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５に駆動力を選択的に伝達するク
ラッチ３７が設置されている。クラッチ３７の両側面には，摩擦板３７ａ，３７
ｂが設けられている。また，第２の低速ギヤ３３と第２の高速ギヤ３５にも，ク
ラッチ３７の摩擦板３７ａ，３７ｂと対応する側に，それぞれ摩擦板３３ａ，３
５ａが設けられている。 【００２２】 クラッチ３７の外周面には，斜線方向に移動突起３７ｃが突設されており，ク
ラッチ３７が第２の低速ギヤ３３と第２の低速ギヤ３５との間を往復移動可能で
ある。固定ハウジング１１の内周面には，移動突起３７ｃに対応する案内溝１１
ａが設けられている。従って，移動ハウジング１３が移動すると，クラッチ３７
の移動突起３７ｃが固定ハウジング１１の案内溝１１ａに沿って案内され，クラ
ッチ３７は第２の回転軸３１上で移動される。ここで，クラッチ３７と第２の回
転軸３１とは，キーとキー溝（図示せず）により結合されているため，クラッチ
３７は第２の回転軸３１上の所定の区間内で移動することができ，クラッチ３７
の回転により第２の回転軸３１が回転する。 【００２３】 第３の回転軸３１の一側端には，第２のギヤ３９が軸着されている。第２のギ
ヤ３９と係合する第３のギヤ４１が，摩擦ギヤ１７が設けられた第１の回転軸１
５の一側端に固定されている。 【００２４】 なお，移動ハウジング１３の好適な箇所には，可変抵抗部材４３が設けられて
いる。ピニオンギヤ４５は可変抵抗部材４３に連結されている。ピニオンギヤ４
５と対応する固定ハウジング１１の内周面には，案内溝４９が設けられる。案内
溝４９にはラック４７が形成され，ピニオンギヤ４５と係合する。従って，移動
ハウジング１３が固定ハウジング１１の内部で移動するに応じて，ピニオンギヤ
４５が回転し，モータ１９に伝達される可変抵抗値が変化する。 【００２５】 可変抵抗部材４５は，電子的に負荷を誘導する負荷誘導部であり，図４には電 子的制御の動作を示す。自転車が走行している走行モード時には，電源がキース イッチに印加され，ブレーキを作動させない場合にはアクセルに電源が印加され ，アクセルの制御部を介してモータの出力が増減される。この走行モード時には ，負荷誘導部で感知される負荷の大きさが自動的に制御され，モータから発生す る出力を増減させることになる。 【００２６】 また，下り走行時の充電モードのときには，電源がブレーキ及びアクセルに印 加されない状態で，自転車の車輪の回転力により駆動したモータから発生する微 小電力が制御部に入力される。これにより，制御部は，モードキースイッチに対 する制御信号を受信し，入力された電流を増幅部を介して増幅させることで，電 力を充電する。 【００２７】 さらに，例えば自転車の下り坂走行などの状況における充電モードでは，電源
はアクセルに供給されない。それどころか，モータは車輪の回転力により駆動し
，電力を発生する。モータから発生する電力は，制御ユニットに入力される。制
御ユニットは，走行モードを充電モードに変更する。次いで，電力は増幅器で増
幅されバッテリに充電される。 【００２８】 本発明の第１の実施例では，動力伝達手段として複数のギヤを使用している。
しかし，本発明では，チェーンまたはベルトも使用可能である。 【００２９】 第１の回転軸１７の一端部は，トーションスプリング５１で，固定ハウジング
１１に固定される。第１の回転軸１７の他端部は，移動ハウジング１３に固定さ
れる。このとき，移動ハウジング１３側には，トーションスプリング５１の一端
部を固定する複数の孔１３ａが設けられ，トーションスプリング５１の弾性力を
調節して，移動ハウジング１３の復元力を制御することができる。 【００３０】 トーションスプリング５１の他端部には，バネ調節レバー５３が設けられ，運
転者は，トーションスプリングの弾性力を調節することができる。 【００３１】 また，図５Ａ及び図５Ｂに示すように，移動ハウジング１３に設けられる摩擦
ギヤ１７は，摩擦ギヤ１７がタイヤ５と接触する方向に引張力を負荷する弾性ス
プリング５５と，弾性スプリング５５の引張力を制御するテンションリンク５７
によりタイヤ５と接触または分離させることができる。テンションリンク５７に
は，ワイヤ（図示せず）が連結されており，自転車のハンドルまたはペダル側で
，テンションリンク５７を制御することができる。 【００３２】 図５Ａ及び図５Ｂに基づいて，本発明の一実施例の作用について，より詳細に
説明する。 【００３３】 自転車が停止時や下り坂走行時，即ち，自転車の車輪に負荷がない場合は，移
動ハウジング１３は，図５Ａに示すように，位置「Ｓ」に位置する。 【００３４】 換言すると，移動ハウジング１３が位置「Ｓ」に位置し，タイヤ５により摩擦
ギヤ１７が回転するので，自転車が下り坂走行時には，モータ１９は充電モード
の状態であり，バッテリ６が充電される。 【００３５】 なお，自転車の発進時，または上り坂走行時には，タイヤ５と地面との摩擦力
が増加するので，自転車の車輪には負荷が大きくかかる。このため，タイヤ５か
ら摩擦ギヤ１７に大きな反力が作用するので，移動ハウジング１３は，反力によ
り第１の回転軸１５を中心に「Ｓ」から「Ｆ」の方向に回転される。 【００３６】 移動ハウジング１３が，固定ハウジング１１の内部で位置「Ｓ」から「Ｆ」に
移動されると，移動突起３７ｃが案内溝１１ａ内でスライドされる。クラッチ３
７は，第３の回転軸３１の第２の高速ギヤ３５側から第２の低速ギヤ３３側に移
動され，クラッチ３７の摩擦板３７ｂと第２の低速ギヤ３５の摩擦板３３ａとが
係合する。従って，駆動力は，駆動ギヤ２１→第１のギヤ２３→第２の回転軸２
５→第１の低速ギヤ２７→第２の低速ギヤ３３→クラッチ３７→第３の回転軸３
１→第２のギヤ３９→第３のギヤ４１→第１の回転軸１５→摩擦ギヤ１７の順で
伝達される。このため，モータの出力が低速状態から高速状態に変速され，タイ
ヤ５側から摩擦ギヤ１７側に作用する反力を抑え，タイヤ５を回転させることに
なる。 【００３７】 これと同時に，可変抵抗部材４３のピニオンギヤ４５は，固定ハウジング１１
の案内溝４９の一側に設けられたラック４７と係合する状態に回転されるので，
可変抵抗値が変化する。制御ユニットは，変更された可変抵抗値を感知しモータ
を制御し，モータの出力が増加する。 【００３８】 本発明によれば，クラッチ３７を用いる機械的変速手段と，可変抵抗部材４３
を用いる電子的変速手段により，短時間で摩擦ギヤ１７の回転力が増加するので
，自転車が発進あるいは上り坂走行する状態にある場合に，ギヤシフト操作が，
いかなるトラブルもなく自動的に達成でき，定速走行を実現することができる。 【００３９】 上記のように，摩擦ギヤ１７にかかる反力が減少した場合には，移動ハウジン
グ１３は，トーションスプリング５１の復元力で第１の回転軸１５を中心にして
位置「Ｆ」から元の位置「Ｓ」に戻される。 【００４０】 移動ハウジングが位置「Ｓ」に戻ると，クラッチ３７は第２の低速ギヤ３３と
分離される。次いで，クラッチ３７は，第３の回転軸３１上を移動し，第２の高
速ギヤ３５と係合する。モータの出力が高速ギヤ比に変速されてから，摩擦ギヤ
１７がタイヤ５を回転させる。 【００４１】 さらに，可変抵抗部材のピニオンギヤ４５は，ラック４７に沿って，逆方向に
回転する。このため，制御ユニットを介してモータ１９が低出力になる抵抗値が
適用される。 【００４２】 上記のように，本発明の実施例では，移動ハウジング１３が，タイヤ５と地面
との摩擦力に応じてタイヤ５から摩擦ギヤ１７に作用する反力により，第１の回
転軸１５を中心に位置「Ｓ」と位置「Ｆ」との間で回転移動する間に，機械的変
速動作と電子的変速動作が自動的に行われる。従って，摩擦ギヤ１７は，外力の
大きさとは関係なく，常に一定の力でタイヤを回転させることができる。さらに
，自転車は，別途の変速操作をすることなく，定速走行ができる。 【００４３】 本発明にかかる変速装置の第２の実施例では，図６に示すように，モータと駆
動部材との間に機械的変速手段のみが設けられている。 【００４４】 本発明にかかる第２の実施例の構成は，第１の実施例にかかる機械的変速手段
であるクラッチ３７を含む変速装置と略同一であり，電子的変速手段である可変
抵抗部材４３が設けられていない。ここで，移動ハウジングと固定ハウジングと
の結合状態は，第１の実施例と略同一である。また，固定ハウジングをタイヤと
着脱するための弾性スプリングとテンションリンクの構成も略同一である。 【００４５】 第２の実施例の動作は，第１の実施例の機械的変速手段による動作と略同一で
ある。従って，第２の実施例においても自動的に定速走行を実現するという効果
が得られる。 【００４６】 本発明の第３の実施例は，図７に示すように，電子的変速手段として可変抵抗
部材を備え，クラッチ３７を含む機械的変速手段が設けられていない。 【００４７】 本発明にかかる第３の実施例の作用もまた，第１の実施例と略同一である。こ
のため，説明は省略する。 【００４８】 本発明の第４の実施例は，図８Ａ及び図８Ｂに示すように，第１の実施例及び 第２の実施例におけるクラッチを，制御部の信号により駆動される電子クラッチ に代用したものである。 【００４９】 第１の実施例及び第２の実施例におけるクラッチの代用して電子クラッチを設 け，クラッチを駆動している移動ハウジング１３と案内溝４９の代わりに電子ク ラッチを制御する制御部が付加されている。 【００５０】 本発明にかかる第４の実施例を，図８Ａ及図８Ｂに示す。 【００５１】 図８Ａに示すように，自転車の停止状態や，下り坂走行時のタイヤ５の回転に よる負荷がかからない状態では，電子クラッチ摩擦板２０ａは，電子クラッチハ ウジング２０ｄの内部のスプリング（図示せず）の弾力により，第２の高速ギヤ の摩擦板３５ａと係合している状態を維持する。この電子クラッチハウジング２ ０ｄは，固定ハウジング１１に固定される。しかし，摩擦板部２０ｃは，電子ク ラッチの可動範囲内において，第３の回転軸３１上で自由に移動及び回転できる 。これは，摩擦板部２０ｃと第３の回転軸３１は，キーとキー溝とで結合されて おり，第３の回転軸３１が摩擦板部２０ｃの回転により連動するように設けられ ，電子クラッチハウジング２０ｄと摩擦板部２０ｃとの接触面には軸受けが設け られているからである。 【００５２】 自転車の発進時や上り坂走行時には，摩擦ギヤ１７がタイヤ５を回転させるた めの負荷が大きくかかるので，モータ１９に供給される電力が，負荷の大きさに 応じて変化する。電力の変化量が規定値以上になると，変化量を感知するための 制御部（図示せず）の信号に応じて電子クラッチ２０に電源が印加され，電子ク ラッチハウジング２０ｄ内部のソレノイド（図示せず）が動作する。このため， 摩擦板部２０ｃが，電子クラッチハウジング２０ｄの内部に備えた軸受け（図示 せず）を介して，第２の高速ギヤ３５側から第２の低速ギヤ３３側に移動される 。図８Ｂに示すように，電子クラッチ摩擦板２０ａが，第２の高速ギヤの摩擦板 ３５ａから分離され，第２の低速ギヤの摩擦板３３ａと係合する。従って，モー タ１９から発生する回転駆動力は，駆動ギヤ２１→第１のギヤ２３→第２の回転 軸２５→第１の低速ギヤ２７→第２の低速ギヤ３３→電子クラッチ２０→第３の 回転軸３１→第２のギヤ３９→第３のギヤ４１→第１の回転軸１５→摩擦ギヤ１ ７の順で伝達される。それ故，摩擦ギヤ１７による第１の低速ギヤ２７及び第２ の低速ギヤ３３の回転力のため，モータ１９の出力が高速状態から低速状態に変 速され，結果として，タイヤ５から摩擦ギヤ１７に作用する力を抑え，タイヤ５ を回転させることになる。 【００５３】 一方，高負荷状態から解放され，自転車の回転軸にかかる負荷が減少すること により，モータ１９に供給される電力の大きさが規定値以下となると，電力の変 化を感知している制御部の信号により電子クラッチ２０の電源が遮断され，電子 クラッチハウジング２０ｄの内部にソレノイドと共に設けられたスプリングの弾 力により，摩擦板部２０ｃが，電子クラッチハウジング２０ｄの内部に設けられ た軸受けを介して，第２の低速ギヤ３３側から第２の高速ギヤ３５側に移動する 。電子クラッチ摩擦板２０ｂは，第２の低速ギヤの摩擦板３３ａとから分離され ，第２の高速ギヤの摩擦板３５ａと電子クラッチ摩擦板２０ａとが係合される。 モータ１９の出力は，高速ギヤ比に変速され，摩擦ギヤ１７がタイヤ５を回転さ せるようになる。 【００５４】 以上のように，電子クラッチ２０は，自転車の走行条件に応じて変化する負荷 を感知し，規定値に基づいた制御部の信号により，自動的に変速する。このため ，摩擦ギヤ１７が，好適なタイミングで即時に変速するための規定の力で常にタ イヤ５を回転させることができ，運転者は，他の特別な操作をしなくても自動的 に定速で走行できる。 【００５５】 本発明の実施例では，自転車の車輪にかかる負荷の感知方法としてモータ１９ の電力値の変化を説明した。しかし，電圧や周波数の変化の感知によっても同様 な効果が得られ，また，前記電子クラッチハウジング２０ｄ内部の摩擦板２０ｃ の駆動手段として，ソレノイドの代わりに空圧や油圧を用いることができる。 【００５６】 本発明にかかる４つの実施例を好適な実施例として説明したが，本発明は，上 記の実施例に限定されるものではなく，本発明の技術思想の全ての範囲内に適用 できるものである。 【００５７】 図１０及び図１１に示すように，駆動部材を自転車のチェーン７に適用しても
よい。 【００５８】 即ち，自転車のチェーン７が，駆動部材として，第１の回転軸１５に直接設け
られる。これにより，車輪４にかかる反力が，チェーン７を介して本発明の変速
装置を駆動する。本実施例の動作も，第１の実施例の場合と略同一である。しか
しながら，本実施例において，第１の回転軸１５には，チェーン７と結合するた
めにチェーン支持ギヤ６１が設けられ，モータから駆動力を享受し，あるいはモ
ータへ駆動力を伝達することができる。 【００５９】 図１２及び図１３は，本発明にかかる自動変速装置１０をタイヤリム８に適用
した状態を示す。 【００６０】 本実施例では，タイヤリム８は，それぞれタイヤリム８の両側で第１の回転軸
１５上に設置された２つの回転バー７３により圧着支持され，回転バー７３は各
弾性スプリング７１により，第１の回転軸１５の中央の方に弾性的に支持されて
いる。回転バー７３及び第１の回転軸１５には，キーとキー溝（図示せず）が設
けられ，回転バー７３が第１の回転軸１５に沿って移動可能に固定されている。
タイヤリム８と接触するために，回転バー７３の内側面には硬質ゴム７５を備え
る。 【００６１】 本発明の本実施例において，モータの駆動力を伝達する状態では，回転バー７
３は，第１の回転軸１５により回転される。次いで，車輪４は，回転バー７３に
よりタイヤリム８を介して回転される。さらに，車輪４に作用する反力が増加す
ると，変速装置１０はタイヤリム８を介して反力に対応して，自動変速が行われ
る。 【００６２】 図１５及び図１６は，本発明にかかる変速装置１０が車輪４の回転軸に適用さ れた状態を示す。この場合，車輪の回転軸９が，自動変速装置１０の第１の回転 軸１５と同軸に結合されており，車輪４に反作用する力が，回転軸９を介して負 荷を自動変速装置に誘導する。 【００６３】 本発明にかかる自動変速装置１０は，自転車の前輪に適用することもできる。 【００６４】 当業者であれば，本発明の技術的思想の範囲内において本発明の各種の変更例
または修正例に想到し得ることは明らかである。従って，本発明は，特許請求の
範囲及び同等物に記載された範囲内において提供される変更例または修正例を含
むものと了解される。 【図面の簡単な説明】 【図１】 図１は，本発明にかかる変速装置を有する電気自転車の側面図であり， 【図２】 図２は，本発明の第１実施例にかかる機械的変速手段と電子的変速装置とが共
に適用された変速装置を示す部分断面図であり， 【図３】 図３は，固定ハウジングと移動ハウジングの結合状態を示す図であり， 【図４】 図４は，本発明にかかる制御状態を示すフローチャートであり， 【図５】 図５Ａ及び図５Ｂは，本発明の第１実施例にかかる変速装置の動作状態を示し
，図５Ａは電気自転車の車輪に負荷がかかっていない場合の動作状態を示し，図
５Ｂは電気自転車の車輪に負荷がかかっている場合の動作状態を示し， 【図６】 図６は，本発明の第２実施例にかかる機械的変速手段が適用された変速装置を
示す部分断面図であり， 【図７】 図７は，本発明の第３実施例にかかる電子的変速手段が適用された変速装置を
示す部分断面図であり， 【図８】 図８Ａ及び図８Ｂは，本発明の第４実施例にかかる変速装置の動作状態を示し ，図８Ａは，電気自転車の車輪に負荷がかかっていない動作状態を示し，図８Ｂ は，電気自転車の車輪に負荷がかかっている動作状態を示す。 図９から図１６は，本発明にかかる装置の駆動部材が電気自転車に具体的に適 用された状態のいくつかの実施例を示し， 【図９】 図９は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車のタイヤに適用された状態を 示す側面図であり， 【図１０】 図１０は，本発明にかかる自動変速装置が，図９におけるタイヤと結合された 状態を示す部分断面図であり， 【図１１】 図１１は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車のチェーンに適用された状 態を示す側面図であり， 【図１２】 図１２は，本発明にかかる自動変速装置が，図１１におけるチェーンと結合さ れた状態を示す部分断面図であり， 【図１３】 図１３は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車のタイヤリムに適用された 状態を示す側面図であり， 【図１４】 図１４は，本発明にかかる自動変速装置が，図１３におけるタイヤリムと結合 された状態を示す部分断面図であり， 【図１５】 図１５は，本発明にかかる自動変速装置が，自転車の車輪回転軸に適用された 状態を示す側面図であり， 【図１６】 図１６は，本発明にかかる自動変速装置が，図１５における車輪回転軸と結合さ れた状態を示す部分断面図である。 【手続補正２】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】全図 【補正方法】変更 【補正の内容】 【図１】 【図２】 【図３】 【図４】 【図５】 【図６】 【図７】 【図８】 【図９】 【図１０】 【図１１】 【図１２】 【図１３】 【図１４】 【図１５】 【図１６】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｄ 11/10 Ｆ１６Ｄ 11/10 Ｚ Ｆ１６Ｈ 3/083 Ｆ１６Ｈ 3/083 3/089 3/089 61/02 61/02 // Ｆ１６Ｈ 59:14 59:14 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3D039 AA01 AA04 AA05 AB26 AC03 AC22 AC38 AC65 AC70 AC77 AD01 AD23 AD26 AD53 3J028 EA22 EA27 EB04 EB33 EB35 EB42 EB63 FB06 FC33 FC42 FC65 GA19 3J056 AA44 AA58 AA63 BA04 BA06 CA04 CA12 CC34 DA04 GA05 GA13 3J552 MA04 NA08 NB07 PA35 RB22 SA22 SB02 VB08W VB09W VE04Z
Claims (20)
- 【請求項１】 バッテリにより駆動されるモータと； 前記モータの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と； 前記モータの回転力を前記駆動部材に伝達する動力伝達手段と； 前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて前記モータの出力を機械的にシフ
トして，前記シフトされた前記モータの出力を前記駆動部材に伝達する機械的変
速手段と； 前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて前記モータの出力を電子的にシフ
トする電子的変速手段と； 前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手
段が設置される移動ハウジングと； 前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと； 前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に
取りつけられる第１の回転軸と； から構成され， 前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の大きさに応じて
，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記機械的及び電子的
変速手段を介して変換され，前記駆動部材に伝達されることを特徴とする，電気
自転車の自動変速装置。 - 【請求項２】 前記駆動部材は，前記車輪を駆動するために，タイヤの凹凸
部と噛み合う凹凸部を有する摩擦ギヤであることを特徴とする，請求項１に記載
の自動変速装置。 - 【請求項３】 前記駆動部材は，前記車輪を駆動するために，前記第１の回
転軸に設けられ，前記自転車のチェーンと連結されるチェーンギヤであることを
特徴とする，請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項４】 前記駆動部材は，前記回転軸に設けられ，タイヤリムの両側
から前記車輪の前記タイヤリムを支持する２つの回転バーであることを特徴とす
る，請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項５】 前記第１の回転軸は，前記車輪を直接的に駆動するために，
前記車輪の回転軸に同軸結合されることを特徴とする，請求項１に記載の自動変
速装置。 - 【請求項６】 前記動力伝達手段は，前記モータの軸に設けられる駆動ギヤ
と，前記駆動ギヤにより回転されて前記駆動部材に回転力を伝達する複数のギヤ
を含むことを特徴とする，請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項７】 前記機械的変速手段は， 前記モータの駆動ギヤにより駆動される第１のギヤにより回転される第２の回
転軸，に設けられる第１の低速ギヤ及び第１の高速ギヤと； 前記第２の回転軸と平行に設けられる第３の回転軸に回転可能に設けられ，前
記第１の低速ギヤ及び前記第１の高速ギヤとそれぞれ係合する第２の低速ギヤ及
び第２の高速ギヤと； 前記第２の低速ギヤ及び前記第２の高速ギヤの内の１つに駆動力を伝達するた
めに，前記第２の低速ギヤと前記第２の高速ギヤに選択的に連結されるクラッチ
と； を含むことを特徴とする，請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項８】 前記クラッチは，外周面に斜線方向に移動突起を備え， 前記固定ハウジングの内面には前記移動突起に対応する案内溝が設けられてお
り， 前記クラッチは，前記移動ハウジングが前記固定ハウジングの内部で回転する
時，前記車輪にかかる負荷に応じて，前記第２の低速ギヤまたは前記第２の高速
ギヤ側に選択的に移動することができることを特徴とする，請求項７に記載の自
動変速装置。 - 【請求項９】 前記電子的変速手段は，前記車輪にかかる負荷の大きさに応
じて，前記駆動部材の回転力を調節する可変抵抗部材を含むことを特徴とする，
請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項１０】 前記可変抵抗部材の中心にはピニオンギヤが設けられ，前
記固定ハウジングの内側面には前記ピニオンギヤと係合するラックが設けられ，
前記移動ハウジングが前記固定ハウジングの内部で回転する時，前記車輪にかか
る負荷の大きさに応じて，前記可変抵抗部材の可変抵抗値が変化されることを特
徴とする，請求項９に記載の自動変速装置。 - 【請求項１１】 前記移動ハウジングは，前記固定ハウジングと弾性部材で
弾性的に結合され，復元力が前記移動ハウジングに常時加わることを特徴とする
請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項１２】 前記弾性部材は，前記弾性部材の一端に調整レバーが設け
られ，運転者が前記弾性部材の弾性力を調整できることを特徴とする，請求項１
１に記載の自動変速装置。 - 【請求項１３】 前記固定ハウジングに設けられ，前記移動ハウジングを前
記タイヤに着脱可能に接触させる着脱手段を，さらに含むことを特徴とする，請
求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項１４】 キースイッチ，ブレーキ及びアクセルを備え，前記自転車
の走行状態を調整する操作部と； 前記自転車の走行モードの時，前記操作部からの信号に基づいて前記モータを
駆動させることにより，前記自転車の走行速度を制御する制御ユニットと； 前記自転車の充電モードの時，前記モータで発生した電力を増幅させ，前記バ
ッテリを充電する増幅器と； をさらに含むことを特徴とする，請求項１に記載の自動変速装置。 - 【請求項１５】 バッテリにより駆動されるモータと； 前記モータの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と； 前記モータの回転力を前記駆動部材に伝達する動力伝達手段と； 前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて前記モータの出力を機械的にシフ
トして，前記シフトされた前記モータの出力を前記駆動部材に伝達する機械的変
速手段と； 前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手
段が設置される移動ハウジングと； 前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと； 前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に
取りつけられる第１の回転軸と； から構成され， 前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の大きさに応じて
，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記機械的変速手段を
介して変換され，前記駆動部材に伝達されることを特徴とする，電気自転車の自
動変速装置。 - 【請求項１６】 前記機械的変速手段は， 前記モータの駆動ギヤにより駆動される第１のギヤにより回転される第２の回
転軸，に設けられる第１の低速ギヤ及び第１の高速ギヤと； 前記第２の回転軸と平行に設けられる第３の回転軸に回転可能に設けられ，前
記第１の低速ギヤ及び前記第１の高速ギヤとそれぞれ係合する第２の低速ギヤ及
び第２の高速ギヤと； 前記第２の低速ギヤ及び前記第２の高速ギヤの内の１つに駆動力を伝達するた
めに，前記第２の低速ギヤと前記第２の高速ギヤに選択的に連結されるクラッチ
と； を含むことを特徴とする，請求項１５に記載の自動変速装置。 - 【請求項１７】 前記クラッチは，外周面に斜線方向に移動突起を備え， 前記固定ハウジングの内面には前記移動突起に対応する案内溝が設けられてお
り， 前記クラッチは，前記移動ハウジングが前記固定ハウジングの内部で回転する
時，前記車輪にかかる負荷に応じて，前記第２の低速ギヤまたは前記第２の高速
ギヤ側に選択的に移動することができることを特徴とする，請求項１６に記載の
自動変速装置。 - 【請求項１８】 バッテリにより駆動されるモータと； 前記モータの回転力で自転車の車輪を駆動させる駆動部材と； 前記モータの回転力を前記駆動部材に伝達する動力伝達手段と； 前記車輪と地面との摩擦力の大きさに応じて前記モータの出力を電子的にシフ
トする電子的変速手段と； 前記モータ，前記駆動部材，前記動力伝達手段，前記機械的及び電子的変速手
段が設置される移動ハウジングと； 前記移動ハウジングの外側に定置される固定ハウジングと； 前記駆動部材，前記移動ハウジングを貫通し前記固定ハウジングに回転可能に
取りつけられる第１の回転軸と； から構成され， 前記移動ハウジングが，前記自転車の前記車輪にかかる負荷の大きさに応じて
，前記回転軸を中心に回転されて，前記モータの出力が，前記電子的変速手段を
介して変換され，前記駆動部材に伝達されることを特徴とする，電気自転車の自
動変速装置。 - 【請求項１９】 前記電子的変速手段は，前記車輪にかかる負荷の大きさに
応じて，前記駆動部材の回転力を調節する可変抵抗部材を含むこと特徴とする，
請求項１８に記載の自動変速装置。 - 【請求項２０】 前記可変抵抗部材の中心にはピニオンギヤが設けられ，前
記固定ハウジングの内側面には前記ピニオンギヤと係合するラックが設けられ，
前記移動ハウジングが前記固定ハウジングの内部で回転する時，前記車輪にかか
る負荷の大きさに応じて，前記可変抵抗部材の可変抵抗値が変化されることを特
徴とする，請求項１９に記載の電気自転車の自動変速装置。
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