JP2003231492A - 補助動力装置付き車輌及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用感の低下を生じることなく、人力駆動部
及び補助動力駆動部の構成を簡略化して、小型軽量化を
容易に行える補助動力装置付き車輌を提供する。 【解決手段】 本発明の補助動力装置付き車輌は、人力
駆動力を検出する磁歪式センサと、走行を行うための車
輌走行部と、前記人力駆動力をこの車輌走行部に伝達す
るドライブスプロケットと、検出された前記人力駆動力
をこのドライブスプロケットに伝達する第１の一方向力
伝達部材と、補助動力を出力する補助動力装置と、この
補助動力装置の出力を減速する減速機構と、検出した前
記人力駆動力の値に基いて前記補助動力装置の制御を行
う制御部と、減速された前記補助動力を前記車輌走行部
に伝達する補助スプロケットと、この補助スプロケット
と前記ドライブスプロケットとの駆動力を前記車輌走行
部に伝達するチェーンと、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人力と補助動力装
置による補助動力とを用いて駆動する、補助動力装置付
き車輌及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、モータ（電動機）などの既知の駆
動装置を補助動力装置として装備し当該補助動力装置に
よる補助動力を操作者や使用者などの人力に基づく（以
下、”人力駆動力”という）に加えて走行駆動する補助
動力装置付き車輌が知られている。具体的に言えば、例
えば操作者がペダルを踏むことにより生じるペダル踏力
（回転力）、あるいはハンドリムを回すことにより生じ
る回転力の上に、モータを駆動することにより生じる補
助動力を加えて、車輪を回転し走行するモータ付き自転
車、モータ付き車椅子または荷物搬送車等がある。この
ような補助動力装置付き車輌では、人力駆動力を検出し
て、検出した人力駆動力に基づきモータを制御すること
が一般的である。

【０００３】第１の従来例の補助動力装置付き車輌とし
ては、特開平９−９５２８９号公報に開示された補助動
力装置付き自転車がある。この第１の従来例の補助動力
装置付き車輌は、ペダルアームを両端に装着したクラン
ク軸、前記クランク軸の外周に設けられ、一端が踏力ワ
ンウェイクラッチを介して上記クランク軸に連結された
管状または筒状の中空トルク伝達部材、及び前記中空ト
ルク伝達部材の他端に嵌合され、チェーンを介して駆動
輪に動力を与えるためのドライブスプロケットを備えて
いる。さらに、第１の従来例の補助動力装置付き車輌で
は、人力駆動力を検出するために、磁歪式トルクセンサ
を中空トルク伝達部材の外周に配設している。このよう
に、第１の従来例の補助動力装置付き車輌では、チェー
ンを用いて駆動輪に動力を伝達するよう構成することに
より、ドライブシャフトを用いて駆動輪に動力を伝達し
ていた以前の補助動力装置付き車輌に比べて、車輌の重
量を軽減していた。

【０００４】また、第２の従来例の補助動力装置付き車
輌としては、特開平８−２９７０５９号公報に開示され
た自転車用トルク検出装置を用いたものがある。この第
２の従来例の補助動力装置付き車輌では、一端部がクラ
ンク軸に連結され、他端部がドライブスプロケットに固
着された中空円筒状のドライブシェル、前記ドライブシ
ェルの外周面上に取り付けた磁性材料、及び前記磁性材
料を外包したコイルユニットを有するトルク検出装置を
フレーム（車体）のハンガー内に設けている。これによ
り、第２の従来例の補助動力装置付き車輌は、在来の機
械式トルク検出装置に比べて、小型軽量化したトルク検
出装置によって人力駆動力を検出していた。さらに、第
２の従来例の補助動力装置付き車輌は、モータを駆動輪
（後輪）に装着することにより、モータからの補助動力
を駆動輪に直接的に伝達して、車輌の構成を簡略化して
いた。

【０００５】また、第３の従来例の補助動力装置付き車
輌としては、特開平１０−８１２９２号公報に開示され
た駆動装置を用いたものがある。この第３の従来例の補
助動力装置付き車輌では、ドライブスプロケットの後下
方に小径の駆動スプロケットを設けて、この駆動スプロ
ケットにモータからの補助動力をチェーンに伝達してい
る。これにより、第３の従来例の補助動力装置付き車輌
では、減速ギヤ比を小さくすることができ、減速機構で
の減速段数を減らしていた。さらに、この第３の従来例
の補助動力装置付き車輌では、駆動スプロケットをチェ
ーンの緩み側に巻き付けることにより、その駆動スプロ
ケットに対するチェーンの十分な巻付角度を得ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような第１の従
来例の補助動力装置付き車輌では、磁歪式トルクセンサ
がモータの近くに設けられ、さらに磁歪式トルクセンサ
はモータのシャフトの先端部とともに補助動力装置ケー
シング内に収納されていた。このため、この第１の従来
例の補助動力装置付き車輌では、磁歪式トルクセンサが
モータからの磁気の影響を受けやすく、人力駆動力を正
確に検出することができないという問題点があった。さ
らに、第１の従来例の補助動力装置付き車輌では、補助
動力装置ケーシング内にモータワンウェイクラッチや減
速機構等の力伝達機構を配置して、モータのシャフトと
中空トルク伝達部材を連結していた。このため、第１の
従来例の補助動力装置付き車輌では、力伝達機構の構成
が複雑、かつ大型なものとなり、さらに補助動力装置ケ
ーシングもまた大型化して、当該車輌を小型軽量化する
ことができなかった。また、第１の従来例の補助動力装
置付き車輌では、モータワンウェイクラッチは中空トル
ク伝達部材の踏力ワンウェイクラッチと反対側の端部に
取り付けられていたので、磁歪式トルクセンサの取り付
け箇所が制限され、その磁性膜の幅も小さなものとなっ
た。その結果、この第１の従来例の補助動力装置付き車
輌では、磁歪式トルクセンサの検出感度を向上すること
が困難なものであった。

【０００７】また、第２の従来例の補助動力装置付き車
輌では、ドライブシェルの一端部がクランク軸に連結さ
れ、他端部がドライブスプロケットに固着されていた。
このため、第２の従来例の補助動力装置付き車輌では、
クランク軸の回転がドライブシェルを経てそのままドラ
イブスプロケットに伝達された。それゆえ、第２の従来
例の補助動力装置付き車輌では、操作者が走行中にクラ
ンク軸を逆回転したとき、その逆回転がドライブシェル
及びドライブスプロケットに伝達され、さらにチェーン
を介してモータに伝えられてモータを逆回転することが
あった。その結果、第２の従来例の補助動力装置付き車
輌では、操作者が例えば惰性走行を楽しめずに、車輌と
しての使用感が快適でなかった。さらに、第２の従来例
の補助動力装置付き車輌では、モータを駆動輪に装着し
ているため、駆動輪の構造が複雑なものとなり、さらに
車輌の重量バランスを調整することが必要であった。ま
た、モータ用のバッテリーやコントローラはクランク軸
の近傍に設けられているため、それらの部材とモータと
を接続する配線が長くなり、配線の配置箇所等を考慮す
る必要があった。

【０００８】また、第３の従来例の補助動力装置付き車
輌では、人力駆動力を検出するトルク検出部が変位セン
サーやコイルバネ等を用いた機械式トルクセンサによっ
て構成されていた。このため、この第３の従来例の補助
動力装置付き車輌では、トルク検出部の構造が大きく、
かつそのトルク検出部の軽量化が困難なものであった。
さらに、第３の従来例の補助動力装置付き車輌は、上記
トルク検出部、ドライブスプロケットに連結された人力
駆動部、及び駆動スプロケットに連結された補助動力駆
動部をケース内に収容していた。このため、第３の従来
例の補助動力装置付き車輌では、ケースの構造もまた大
きくなり、車輌の重量も増加した。また、第３の従来例
の補助動力装置付き車輌では、チェーンラインの変更や
チェーンテンションを調整することが困難なものであっ
た。それというのは、チェーンラインやチェーンテンシ
ョンを変更、調整するためには、ドライブスプロケット
と駆動スプロケットの位置関係を変更する必要がある。
しかしながら、これらのスプロケットはケース内に一体
的に収容された人力駆動部と補助動力駆動部に連結され
ている。このため、上記位置関係を変更するためには、
ケースもまた変更することが要求されたからである。

【０００９】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、使用感の低下を生じるこ
となく、人力駆動部及び補助動力駆動部の構成を簡略化
して、小型軽量化を容易に行える補助動力装置付き車輌
及びその制御方法を提供することを目的とする。また、
この発明は、人力駆動力を正確に検出することができる
補助動力装置付き車輌及びその制御方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の補助動力装置付
き車輌は、人力駆動力を検出する磁歪式センサと、走行
を行うための車輌走行部と、前記人力駆動力をこの車輌
走行部に伝達するドライブスプロケットと、検出された
前記人力駆動力をこのドライブスプロケットに伝達する
第１の一方向力伝達部材と、補助動力を出力する補助動
力装置と、この補助動力装置の出力を減速する減速機構
と、検出した前記人力駆動力の値に基いて前記補助動力
装置の制御を行う制御部と、減速された前記補助動力を
前記車輌走行部に伝達する補助スプロケットと、この補
助スプロケットと前記ドライブスプロケットとの駆動力
を前記車輌走行部に伝達するチェーンと、を備えてい
る。このように構成することにより、使用感の低下を生
じることなく、人力駆動部及び補助動力駆動部の構成を
簡略化して、小型軽量化を容易に行える。

【００１１】別の観点による発明の補助動力装置付き車
輌は、その補助スプロケットの径がドライブスプロケッ
トの径より小である。このように構成することにより、
補助動力伝達機構部での減速段数、すなわち補助動力伝
達部材の設置数を減らすことが可能である。その結果、
補助動力駆動部を小型軽量化することが可能となる。

【００１２】別の観点による発明の補助動力装置付き車
輌は、チェーンに当接するアイドラーを設けている。こ
れにより、補助動力は、補助動力スプロケットからチェ
ーンに効率よく与えられる。ドライブスプロケットに対
する補助動力スプロケット及びアイドラーの設置箇所を
容易に変更できるようにすることにより、チェーンライ
ンの変更、及びチェーンテンションの調整を容易に行う
ことができる。

【００１３】別の観点による発明の補助動力装置付き車
輌は、磁歪式センサと補助動力装置とをそれぞれ別個の
ケースに収納して、別体構造としている。このように構
成することにより、使用感の低下を生じることなく、人
力駆動部及び補助動力駆動部の構成を簡略化して、小型
軽量化を容易に行える。さらに、人力駆動力を正確に検
出することができる。

【００１４】別の観点による発明の補助動力装置付き車
輌は、走行を行うための車輌走行部と、人力駆動力をこ
の車輌走行部に伝達するドライブスプロケットと、補助
動力を出力する補助動力装置と、この補助動力装置の出
力を前記車輌走行部に伝達する補助スプロケットと、こ
の補助スプロケットと前記ドライブスプロケットとの駆
動力を前記車輌走行部に伝達するチェーンと、このチェ
ーンに当接するアイドラーと、を備え、前記ドライブス
プロケットに対する前記補助スプロケット及び前記アイ
ドラーの設置箇所を変更可能にしている。この構成によ
り、チェーンラインの変更、及びチェーンテンションの
調整を容易に行うことができる。

【００１５】別の観点による発明の補助動力装置付き車
輌では、人力駆動力を前記ドライブスプロケットに伝達
する人力駆動力伝達機構部を収納するケースと、前記補
助スプロケットを収納し前記アイドラーを取り付けたケ
ースと、をそれぞれ別個に設ける。この構成により、チ
ェーンラインの変更、及びチェーンテンションの調整を
容易に行うことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の補助動力装置付き
車輌及びその制御方法を示す実施例について図面を参照
しながら説明する。尚、以下の説明では、本発明の補助
動力装置付き車輌の一つの好ましい実施例として、脚力
（ペダル踏力）と補助動力とを組み合わせて走行する自
転車を構成した例について説明する。また、他の実施例
としては、ホイールチェア（車椅子）あるいは荷物搬送
車であってもよい。

【００１７】《第１の実施例》図１は本発明の第１の実
施例である補助動力装置付き車輌の概略構成を示す構造
図であり、図２は図１に示した補助動力装置付き車輌の
構成を示すブロック図である。図１、及び図２に示すよ
うに、本実施例の補助動力装置付き車輌は、当該車輌を
走行するための車輌走行部１、前記車輌走行部１を駆動
するための人力駆動部２及び補助動力駆動部３、及び補
助動力駆動部３の制御を行う制御部４を具備している。
制御部４は、人力駆動部２から車輌走行部１に伝達され
た人力に基づく力、すなわち人力駆動力を検出する人力
駆動力検出部５、及び前記人力駆動力検出部５からの人
力駆動力のデータに基づいて、当該車輌の補助動力を算
出する補助動力算出部６を備えている。人力駆動力検出
部５は、人力駆動力を所定のサンプリング周期（例え
ば、１msec）で検出して、検出した人力駆動力のデータ
を補助動力算出部６に出力する。

【００１８】車輌走行部１は、路面と接して車輌を走行
するための前輪１ａと後輪１ｂ、前輪１ａと後輪１ｂを
回転自在にそれぞれ支持する支持機構１ｃ，１ｄ、及び
前記支持機構１ｃ，１ｄを含んだ車体フレーム１ｅを備
えている。車輌走行部１には、人力駆動部２からの人力
駆動力と補助動力駆動部３からの補助動力が駆動輪であ
る後輪１ｂに供給され、これにより前輪１ａと後輪１ｂ
が回転して車輌が走行する。人力駆動部２は、クランク
軸７、前記クランク軸７の両端に装着された一対のペダ
ルクランク８、及び各ペダルクランク８に取り付けら
れ、操作者や使用者などの人力を受け取るためのペダル
９を備えている。さらに、人力駆動部２には、クランク
軸７から後輪１ｂに人力駆動力を伝達するために、後述
の人力駆動力伝達機構部１０（図３）、前記人力駆動力
伝達機構部１０を介してクランク軸７に連結されたドラ
イブスプロケット１１、及び前記ドライブスプロケット
１１に係合したチェーン１２が設けられている。

【００１９】ここで、人力駆動力伝達機構部１０とその
人力駆動力伝達機構部１０に設けられた人力駆動力検出
部５について、図３を参照して詳細に説明する。図３
は、図１のIII−III線で断面をとった人力駆動力伝達機
構部及び人力駆動力検出部の構成を示す断面図である。
図３に示すように、円筒状の第１のケーシング１３の内
部には、クランク軸７、前記クランク軸７からドライブ
スプロケット１１に人力駆動力を伝達する人力駆動力伝
達機構部１０、及び人力駆動力検出部５が収納されてい
る。上述の人力駆動力伝達機構部１０は、クランク軸７
の外周に設けられ、一端部が前記クランク軸７に連結さ
れた円筒状の中空部材１４、前記中空部材１４の他端部
に固定されたラチェット１５、及び一端部が前記ラチェ
ット１５を介して中空部材１４の他端部に連結され、他
端部がドライブスプロケット１１に一体的に嵌合された
動力伝達部材１６を具備している。

【００２０】クランク軸７は、鉄を含む金属部材により
構成され、第１のケーシング１３に回転自在に装着され
ている。クランク軸７の両端部には、ペダルクランク８
がフィキシングナット１７によって固定されている。こ
れにより、操作者などからペダル９（図１）に与えられ
た人力（踏力）は、ペダルクランク８を経て回転力に変
換され、人力駆動力としてクランク軸７に伝達される。
第１のケーシング１３は、アルミニウム、ステンレスあ
るいは類似の非磁性体材料により構成され、円筒状部１
３ａ及び前記円筒状部１３ａの両端に設けられた第１、
第２の端部１３ｂ，１３ｃを備えている。第１のケーシ
ング１３を非磁性体材料により構成することにより、当
該車輌の軽量化、及び内部に収納した人力駆動力検出部
５への外部磁気の誘導による影響を避けることが可能と
なる。円筒状部１３ａは、車体フレーム１ｅ（図１）に
設けられた孔部（図示せず）に嵌合され、その車体フレ
ーム１ｅに固定される。第１の端部１３ｂの内側には、
ボールベアリング１８が設けられ、クランク軸７を回転
自在に支持している。

【００２１】中空部材１４は、鉄等の金属部材により構
成され、クランク軸７と一体的に回転運動を行う。詳細
にいえば、中空部材１４の一端部の内側にはクランク軸
７の外周上に設けられた複数の刃部７ａとかみ合う溝部
が設けられ、中空部材１４はクランク軸７に連結されて
ともに回転する。中空部材１４の一端部の外側には、ボ
ールベアリング１９が円筒状部１３ａとの間に設けられ
ている。これにより、中空部材１４は、第１のケーシン
グ１３に対して回転自在に支持される。ラチェット１５
は、中空部材１４から動力伝達部材１６への一方向に力
（人力駆動力）を伝達する一方向力伝達部材であり、鉄
等の強度の大きい金属部材により構成されている。この
ラチェット１５を設けることにより、動力伝達部材１６
から中空部材１４への逆方向の回転力（反力）の伝達が
阻止され、例えばチェーン１２（図１）のゆるみや路面
の状態による振動などで生じた外乱の影響が中空部材１
４に伝わることを防止することができる。動力伝達部材
１６は、鉄等の強度の大きい金属部材により構成され、
その一端部の内側部分がラチェット１５と嵌合して中空
部材１４に連結されている。動力伝達部材１６の一端部
の外側部分にはボールベアリング２０が円筒状部１３ａ
との間に設けられ、動力伝達部材１６の他端部の外側部
分にはボールベアリング２１が第２の端部１３ｃとの間
に設けられている。これにより、動力伝達部材１６は、
第１のケーシング１３に対して回転自在に支持される。
さらに、他端部の内側部分には、ニードルベアリング２
２がクランク軸７との間に設けられ、クランク軸７と動
力伝達部材１６を相互に回転自在に支持している。

【００２２】人力駆動力検出部５は、非接触式トルクセ
ンサ、例えば磁歪式トルクセンサにより構成され、中空
部材１４の外周面上に設けられている。尚、ここでい
う、非接触式トルクセンサとは、クランク軸７や人力駆
動力伝達機構部１０等の人力駆動部２（図１）の構成部
材と機械的な部材や導線などにより連結されずに、ある
いは摺動接触せずに、人力駆動部２からの人力駆動力を
トルクとして検出できるものをいう。具体的にいえば、
人力駆動力検出部５は、中空部材１４の外周面上に固着
されたアモルファス合金製の磁性膜２３、前記磁性膜２
３から所定のギャップをおいて磁性膜２３に相対的に回
転可能に設けられた樹脂製の円筒状のボビン２４、及び
前記ボビン２４に巻装された一対のトルク検出用コイル
２５を備えている。磁性膜２３には、例えば文字「ハハ
ーーー」状のパターンの形状をもつスリット（図示せ
ず）が設けられている。一対のトルク検出用コイル２５
は、上記スリットに対向して配置されている。これによ
り、クランク軸７が回転するとき、ペダルクランク８に
かかる人力駆動力の変化に応じてこの磁性膜２３の各部
にねじれ歪みを生じ、それによりさらに透磁率の変化を
生じる。トルク検出用コイル２５がその透磁率の変化を
検出して補助動力算出部６（図２）に出力する。

【００２３】図１に戻って、補助動力駆動部３は、チェ
ーン１２と係合して補助動力を加えるための補助動力ス
プロケット２６、前記補助動力スプロケット２６に連結
された後述の補助動力伝達機構部２７（図４）を収納し
た第２のケーシング２８、及び前記第２のケーシング２
８に取り付けられ、チェーン１２と当接するアイドラー
２９を備えている。また、補助動力装置であるモータ
は、補助動力スプロケット２６の反対側で第２のケーシ
ング２８に一体的に取り付けられている（詳細は後
述）。上記モータの電源を構成する二次電池等の電池３
０が、車体フレーム１ｅに着脱可能に取り付けられてい
る。アイドラー２９は、ローラー部材（回転体）により
構成され、補助動力スプロケット２６に近接して第２の
ケーシング２８に固定されている。このアイドラー２９
の位置は、チェーン１２がアイドラー２９の周囲を実質
的に１２０度以上周回してアイドラー２９の表面と当接
するような位置に設けられている。これにより、補助動
力は、補助動力スプロケット２６からチェーン１２に効
率よく与えられる。さらに、第２のケーシング２７は、
第１のケーシング１３（図３）とは別体に構成されて車
体フレーム１ｅに取り付けられている。このように構成
することにより、本実施例の補助動力装置付き車輌で
は、ドライブスプロケット１１に対する補助動力スプロ
ケット２６及びアイドラー２９の設置箇所を容易に変更
することができる。その結果、本実施例の補助動力装置
付き車輌では、チェーンラインの変更、及びチェーンテ
ンションの調整を容易に行うことができる。尚、図１に
おいては、ドライブスプロケット１１及び補助動力スプ
ロケット２６の各刃部を明瞭なものとするために、それ
らの刃部を拡大して図示している。このため、図１にお
いては、それらの刃部が互いにかみ合うよう図示されて
いるが、実際は図７に示すように、ドライブスプロケッ
ト１１及び補助動力スプロケット２６はチェーン１２に
のみ係合するように互いに所定の距離をおいて配置され
ている。

【００２４】ここで、補助動力駆動部３の詳細な構成に
ついて、図４を参照して説明する。図４は、図１のIV−
IV線で断面をとった補助動力駆動部の構成を示す断面図
である。図４において、補助動力駆動部３は、モータ３
１、及び第２のケーシング２８内に収納され、モータ３
１からの補助動力を補助動力スプロケット２６に伝達す
る補助動力伝達機構部２７を備えている。第２のケーシ
ング２８は、アルミニウム、ステンレスあるいは類似の
非磁性体材料により構成された補助動力スプロケット２
６側の第１の容器２８ａと、同じく非磁性体材料により
構成され、モータ３１の外容器３１ａに取り付けられた
第２の容器２８ｂからなる。補助動力伝達機構部２７
は、モータ３１のシャフト３１ｂに連結され、第２の容
器２８ｂに回転自在に装着された摩擦式遊星減速機構３
２、前記摩擦式遊星減速機構３２に連結され、第１の容
器２８ａに回転自在に装着された第１の補助動力伝達部
材３３、及び前記第１の補助動力伝達部材３３に連結さ
れ、ワンウェイクラッチ３５を介して出力軸３６に連結
された第２の補助動力伝達部材３４を備えている。出力
軸３６は、第１、第２の容器２８ａ，２８ｂに回転自在
に装着されたものであり、その一端部には補助動力スプ
ロケット２６が嵌合されている。

【００２５】補助動力スプロケット２６は、図１に示し
たドライブスプロケット１１に比べて小径なもの、例え
ば３０〜４０％程度のものを用いている。このように構
成することにより、補助動力伝達機構部２７での減速段
数、すなわち補助動力伝達部材の設置数を減らすことが
可能である。その結果、補助動力駆動部３を小型軽量化
することが可能となる。ワンウェイクラッチ３５は、第
２の補助動力伝達部材３４から出力軸３６への一方向に
力（補助動力）を伝達する一方向力伝達部材であり、鉄
等の金属部材により構成されている。このワンウェイク
ラッチ３５を設けることにより、出力軸３６から第２の
補助動力伝達部材３４への逆方向の回転力（反力）の伝
達が阻止される。その結果、例えばチェーン１２（図
１）に生じた外乱の影響が補助動力伝達部材２７を経て
モータ３１に伝わることを防止することができる。尚、
上述の説明では、摩擦式遊星減速機構３２を用いること
により、モータ３１の回転速度を減速して所望のトルク
（補助動力）を得る場合について説明した。しかし、実
施例はこれに限定されるものではなく、上述の回転速度
をギアのみで減速しても、あるいは既知のハイポイドギ
アを用いて減速する構成でもよい。

【００２６】モータ３１は、通電電流などの補助動力の
大きさを示すための情報を制御部４の補助動力算出部６
（図２）に逐次出力して、その補助動力算出部６からの
指示信号に基づいて作動（回転）する。また、第２のケ
ーシング２８には、上述の補助動力算出部６を収納した
第３のケーシング３７が固定されている。補助動力駆動
部３の電源スイッチ（図示せず）がオンされたとき、補
助動力駆動部３は後輪（駆動輪）１ｂ（図１）を回転し
ない程度の補助動力を予め出力するよう構成されてい
る。このように構成することにより、ドライブスプロケ
ット１１及び補助動力スプロケット２６から人力駆動力
及び補助動力をそれぞれチェーン１２に与えるよう構成
したときに生じる補助動力の出力制御での応答性の悪化
を防止することが可能となる。

【００２７】以上のように、本実施例の補助動力装置付
き車輌では、人力駆動力伝達機構部１０が、クランク軸
７の外周部に設けられ、一端部がクランク軸７に連結さ
れた中空部材１４、及び一端部が中空部材１４の他端部
にラチェット１５を介して連結され、他端部がチェーン
１２と係合するドライブスプロケット１１に一体的に嵌
合された動力伝達部材１６により構成されている。これ
により、本実施例の補助動力装置付き車輌では、人力駆
動部２の構成を簡略化することができ、当該車輌を小型
軽量化することができる。さらに、本実施例の補助動力
装置付き車輌では、人力駆動力検出部５を中空部材１４
の外周面上に設け、人力駆動力伝達機構部１０とともに
第１のケーシング１３内に収納している。これにより、
人力駆動力検出部５に作用する外部磁気の影響を防止す
ることができ、人力駆動力を正確に検出することができ
る。さらに、本実施例の補助動力装置付き車輌では、補
助動力駆動部３が、ドライブスプロケット１１から独立
して構成され、補助動力を与える補助動力スプロケット
２６、及び第１のケーシング１３と別体に構成され、補
助動力伝達機構部２７とモータ３１のシャフト３１ｂを
収納した第２のケーシング２８を備えている。このよう
に構成することにより、本実施例の補助動力装置付き車
輌では、補助動力駆動部３の構成を簡略化することがで
き、当該車輌を小型軽量化することができる。さらに、
モータ３１からの磁気の影響を抑制することができる。

【００２８】《第２の実施例》図５は、本発明の第２の
実施例である補助動力装置付車輌での人力駆動力伝達機
構部の構成を示す断面図である。この実施例では、補助
動力装置付き車輌の構成において、一方向力伝達部材を
介して中空部材の一端部とクランク軸を連結し、かつ動
力伝達部材を設けることなく、中空部材の他端部をドラ
イブスプロケットに連結した。それ以外の各部は、第１
の実施例に示すものと同様であるのでそれらの重複した
説明は省略する。図５に示すように、本実施例の補助動
力装置付き車輌では、円筒状の第１のケーシング３８の
内部には、クランク軸７、前記クランク軸７からドライ
ブスプロケット１１に人力駆動力を伝達する人力駆動力
伝達機構部４０、及び人力駆動力検出部５が収納されて
いる。第１のケーシング３８は、第１の実施例のものと
同様に、アルミニウム、ステンレスあるいは類似の非磁
性体材料により構成されている。第１のケーシング３８
は、円筒状部３８ａ、前記円筒状部３８ａの一端部に設
けられた第１の端部３８ｂを備えている。第１のケーシ
ング３８を非磁性体材料により構成することにより、当
該車輌の軽量化、及び内部に収納した人力駆動力検出部
５への外部磁気の影響を抑制することが可能となる。円
筒状部３８ａは、車体フレーム１ｅ（図１）に設けられ
た孔部（図示せず）に嵌合され、その車体フレーム１ｅ
に固定される。第１の端部３８ｂの内側には、ボールベ
アリング３９ａが設けられ、クランク軸７を回転自在に
支持している。

【００２９】人力駆動力伝達機構部４０は、クランク軸
７の外周に設けられ、一端部がラチェット４１を介して
クランク軸７に連結され、他端部がドライブスプロケッ
ト１１に一体的に嵌合した円筒状の中空部材４２により
構成されている。ラチェット４１は、鉄等の強度の大き
い金属部材により構成され、クランク軸７の刃部７ａと
中空部材４２の一端部の内側部分の間に設けられてい
る。ラチェット４１は、クランク軸７から中空部材４２
への一方向に力（人力駆動力）を伝達する一方向力伝達
部材であり、中空部材４２からクランク軸７への逆方向
の回転力（反力）の伝達が阻止される。その結果、例え
ばチェーン１２（図１）に生じた外乱の影響がクランク
軸７に伝わることを防止することができる。中空部材４
２は、鉄等の金属部材により構成され、クランク軸７と
一体的に回転運動を行う。詳細にいえば、中空部材４２
の内側部分には、クランク軸７の外周との間にニードル
ベアリング４３ａ，４３ｂが設けられている。これによ
り、クランク軸７と中空部材４２は相互に回転自在に支
持されている。中空部材４２の他端部の外側部分には、
ボールベアリング３９ｂが円筒状部３８ａとの間に設け
られている。これにより、中空部材４２は、第１のケー
シング３８に対して回転自在に支持される。

【００３０】以上のように構成することにより、本実施
例の補助動力装置付き車輌では、第１の実施例のものに
比べて、人力駆動力伝達機構部４０の構成を簡略化する
ことができ、当該車輌の小型軽量化を容易に達成するこ
とができる。さらに、本実施例の補助動力装置付き車輌
では、第１の実施例のものに比べて、部品点数を減らし
ているので、当該車輌の組立作業を容易なものとするこ
とができる。また、第１の実施例のものに比べて、中空
部材４２の外周面の長さ寸法（軸方向寸法）を大きくす
ることが可能であるので、中空部材４２上に固着された
アモルファス合金製の磁性膜２３の寸法を長くして、人
力駆動力検出部５の検出精度を容易に向上することがで
きる。

【００３１】《第３の実施例》図６は、本発明の第３の
実施例である補助動力装置付車輌での人力駆動力伝達機
構部の構成を示す断面図である。この実施例では、補助
動力装置付き車輌の構成において、動力伝達部材を設け
ることなく、中空部材を一方向力伝達部材を介してドラ
イブスプロケットに連結した。それ以外の各部は、第１
の実施例に示すものと同様であるのでそれらの重複した
説明は省略する。図６に示すように、本実施例の補助動
力装置付き車輌では、円筒状の第１のケーシング４４の
内部には、クランク軸７、前記クランク軸７からドライ
ブスプロケット１１’に人力駆動力を伝達する人力駆動
力伝達機構部４６、及び人力駆動力検出部５が収納され
ている。ドライブスプロケット１１’は、同図に示すよ
うに、第１のケーシング４４内に配置される円筒部１１
ａ’を備えている。第１のケーシング４４は、第２の実
施例のものと同様に、アルミニウム、ステンレスあるい
は類似の非磁性体材料により構成され、円筒状部４４
ａ、前記円筒状部４４ａの一端部に設けられた第１の端
部４４ｂを備えている。第１のケーシング４４を非磁性
体材料により構成することにより、当該車輌の軽量化、
及び内部に収納した人力駆動力検出部５への外部磁気の
影響を抑制することが可能となる。円筒状部４４ａは、
車体フレーム１ｅ（図１）に設けられた孔部（図示せ
ず）に嵌合され、その車体フレーム１ｅに固定される。
第１の端部４４ｂの内側には、ボールベアリング４５ａ
が設けられ、クランク軸７を回転自在に支持している。

【００３２】人力駆動力伝達機構部４６は、クランク軸
７の外周に設けられ、一端部がクランク軸７に連結さ
れ、他端部がワンウェイクラッチ４８を介してドライブ
スプロケット１１’に連結した円筒状の中空部材４７に
より構成されている。中空部材４７は、鉄等の金属部材
により構成され、クランク軸７と一体的に回転運動を行
う。詳細にいえば、中空部材４７の一端部の外側には、
ボールベアリング４９が円筒状部４４ａとの間に設けら
れている。これにより、中空部材４７は、第１のケーシ
ング４４に対して回転自在に支持される。また、中空部
材４７の一端部の内側にはクランク軸７の外周上に設け
られた複数の刃部７ａとかみ合う溝部が設けられ、他端
部の内側にはニードルベアリング５０がクランク軸７と
の間に設けられている。これにより、中空部材４７はク
ランク軸７に連結されともに回転する。ワンウェイクラ
ッチ４８は、鉄等の強度の大きい金属部材により構成さ
れ、ドライブスプロケット１１’の円筒部１１ａ’と中
空部材４７の他端部の外側部分の間に設けられている。
ワンウェイクラッチ４８は、中空部材４７からドライブ
スプロケット１１’への一方向に力（人力駆動力）を伝
達する一方向力伝達部材であり、ドライブスプロケット
１１’から中空部材４７への逆方向の回転力（反力）の
伝達が阻止される。その結果、例えばチェーン１２（図
１）に生じた外乱の影響がクランク軸７に伝わることを
防止することができる。

【００３３】以上のように構成することにより、本実施
例の補助動力装置付き車輌では、第１の実施例のものに
比べて、人力駆動力伝達機構部４０の構成を簡略化する
ことができ、当該車輌の小型軽量化を容易に達成するこ
とができる。さらに、本実施例の補助動力装置付き車輌
では、第１の実施例のものに比べて、部品点数を減らし
ているので、当該車輌の組立作業を容易なものとするこ
とができる。

【００３４】尚、上述の第１乃至第３の実施例の説明以
外に、アルミニウム、ステンレスあるいは類似の非磁性
体材料により、クランク軸７を構成してもよい。このよ
うに構成することにより、クランク軸７を伝わる外部磁
気の人力駆動力検出部５への影響を抑えることができ
る。また、クランク軸７を非磁性体材料によって構成す
る代わりに、ペダルクランク８やフィキシングナット１
７を非磁性体材料により構成してもよい。また、ドライ
ブスプロケット１１，１１’及び補助動力スプロケット
２６のうち、少なくともドライブスプロケット１１，１
１’を上記の非磁性体材料により構成してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の補助動力装置付
き車輌では、人力駆動部の構成を簡略化することがで
き、当該車輌を小型軽量化することができる。本発明の
補助動力装置付き車輌では、補助スプロケットの径をド
ライブスプロケットの径より小にすることにより、補助
動力伝達機構部での減速段数、すなわち補助動力伝達部
材の設置数を減らすことが可能である。その結果、補助
動力駆動部を小型軽量化することが可能となる。

【００３６】本発明の補助動力装置付き車輌では、チェ
ーンに当接するアイドラーを設けることにより、補助動
力は、補助動力スプロケットからチェーンに効率よく与
えられる。ドライブスプロケットに対する補助動力スプ
ロケット及びアイドラーの設置箇所を容易に変更できる
ようにすることにより、チェーンラインの変更、及びチ
ェーンテンションの調整を容易に行うことができる。

【００３７】本発明の補助動力装置付き車輌では、磁歪
式センサと補助動力装置とをそれぞれ別個のケースに収
納して、別体構造とすることにより、使用感の低下を生
じることなく、人力駆動部及び補助動力駆動部の構成を
簡略化して、小型軽量化を容易に行える。さらに、人力
駆動力を正確に検出することができる。補助動力駆動部
が、ドライブスプロケットから独立して構成され、補助
動力を与える補助動力スプロケット、及び第１のケーシ
ングと別体に構成され、補助動力伝達機構部とモータの
シャフトを収納した第２のケーシングを備えている。こ
のように構成することにより、本実施例の補助動力装置
付き車輌では、補助動力駆動部の構成を簡略化すること
ができ、当該車輌を小型軽量化することができる。さら
に、モータからの磁気の影響を抑制することができる。

【００３８】本発明の補助動力装置付き車輌では、ドラ
イブスプロケットに対する補助スプロケット及びアイド
ラーの設置箇所を変更可能にすることにより、チェーン
ラインの変更、及びチェーンテンションの調整を容易に
行うことができる。本発明の補助動力装置付き車輌で
は、ドライブスプロケットに伝達する人力駆動力伝達機
構部を収納するケースと、補助スプロケットを収納しア
イドラーを取り付けたケースと、をそれぞれ別個に設け
ることにより、チェーンラインの変更、及びチェーンテ
ンションの調整を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である補助動力装置付き
車輌の概略構成を示す構造図

【図２】図１に示した補助動力装置付き車輌の構成を示
すブロック図

【図３】図１のIII−III線で断面をとった人力駆動力伝
達機構部及び人力駆動力検出部の構成を示す断面図

【図４】図１のIV−IV線で断面をとった補助動力駆動部
の構成を示す断面図

【図５】本発明の第２の実施例である補助動力装置付車
輌での人力駆動力伝達機構部の構成を示す断面図

【図６】本発明の第３の実施例である補助動力装置付車
輌での人力駆動力伝達機構部の構成を示す断面図

【図７】図１に示したドライブスプロケット及び補助動
力スプロケットの構成を示す拡大図

【符号の説明】

１ 車輌走行部 ２ 人力駆動部 ３ 補助動力駆動部 ５ 人力駆動力検出部 ７ クランク軸 ８ ペダルクランク １１，１１’ ドライブスプロケット １２ チェーン １４，４２，４７ 中空部材 １５，４１，４８ 一方向力伝達部材 １６ 動力伝達部材 １７ フィキシングナット ２６ 補助動力スプロケット ３１ モータ ３５ 第２の一方向力伝達部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷田 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 秀樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力駆動力を検出する磁歪式センサと、 走行を行うための車輌走行部と、 前記人力駆動力をこの車輌走行部に伝達するドライブス
   プロケットと、 検出された前記人力駆動力をこのドライブスプロケット
   に伝達する第１の一方向力伝達部材と、 補助動力を出力する補助動力装置と、 この補助動力装置の出力を減速する減速機構と、 検出した前記人力駆動力の値に基いて前記補助動力装置
   の制御を行う制御部と、 減速された前記補助動力を前記車輌走行部に伝達する補
   助スプロケットと、 この補助スプロケットと前記ドライブスプロケットとの
   駆動力を前記車輌走行部に伝達するチェーンと、 を備えることを特徴とする補助動力装置付き車輌。
2. 【請求項２】 補助スプロケットの径がドライブスプロ
   ケットの径より小であることを特徴とする請求項１に記
   載の補助動力装置付き車輌。
3. 【請求項３】 チェーンに当接するアイドラーを設けた
   ことを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の補助
   動力装置付き車輌。
4. 【請求項４】 磁歪式センサと補助動力装置とをそれぞ
   れ別個のケースに収納して、別体構造としたことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の補助動力装置付
   き車輌。
5. 【請求項５】 走行を行うための車輌走行部と、 人力駆動力をこの車輌走行部に伝達するドライブスプロ
   ケットと、 補助動力を出力する補助動力装置と、 この補助動力装置の出力を前記車輌走行部に伝達する補
   助スプロケットと、 この補助スプロケットと前記ドライブスプロケットとの
   駆動力を前記車輌走行部に伝達するチェーンと、 このチェーンに当接するアイドラーと、 を備え、 前記ドライブスプロケットに対する前記補助スプロケッ
   ト及び前記アイドラーの設置箇所を変更可能にしたこと
   を特徴とする補助動力装置付き車輌。
6. 【請求項６】 人力駆動力を前記ドライブスプロケット
   に伝達する人力駆動力伝達機構部を収納するケースと、
   前記補助スプロケットを収納し前記アイドラーを取り付
   けたケースと、をそれぞれ別個に設けたことを特徴とす
   る請求項５に記載の補助動力装置付き車輌。