JP2011025876A

JP2011025876A - 自転車

Info

Publication number: JP2011025876A
Application number: JP2009175950A
Authority: JP
Inventors: Kanato Miki; 要人三木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CN101987650A

Abstract

【課題】機械的な操作レバーを用いることなく、左右のペダルの相互の配置を走行の状態に応じて変化させる。
【解決手段】車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるためのクランク軸１３０と、クランク軸１３０から径方向に突出する左右のクランク１３Ｒとクランク１３Ｌと、これらに支持される左右のペダルを有し、クランク軸１３０に対するクランク１３Ｌの位置を変更可能とした踏力発生部と、車輪に回転駆動力を与えるための電動モータ１１４と、車輪の回転を制動するブレーキと、踏力発生部と電動モータ１１４とを制御する制御部と、を備えている。そして、左右のペダルを斜前下方向となす第１の制御と、電動モータ１１４を制御して一定の走行速度で走行する第２の制御と、をおこない、ブレーキが操作されたことを検出して、第１の制御および第２の制御を終了する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自転車に関し、特に、クランク軸に対してクランクおよびペダルの位置を変化させる自転車に関するものである。

一般的な自転車は、自転車の左右側面にペダルを有する、２つのクランク（連結棒）がクランク軸（回転駆動軸）に対して相互に１８０度の角度を有して配置されている。このために、ペダルに踏力を与えない場合においても、左右の足はクランク軸を中心として対象の位置に配置せざるを得ず、このような姿勢は楽ではなかった。この点に鑑み。クランク軸の斜前下方向に両ペダルを位置させることのできる二輪車のペダル位置切換え装置が提案されている（特許文献１）。図１６に示す特許文献１に記載の技術では、一方のペダル１４を支持するクランク１３Ｒの基端はクランク軸（回転駆動軸）１１に固定され、他方のペダルを支持するクランク１３Ｌの基端はクランク軸１１に回転調節可能に取り付けられている。操作レバー機構３５を操作して、クランク１３Ｒがクランク軸１１に対し斜前下方向３０度の角度位置をとるようにするため、係合板１２の凹部１６内にロックピン４５を係合させる。また、レバー４４が、クランク軸１１に軸方向にのみ摺動可能に嵌めたクラッチ１５に作用してそれをクランク１３Ｌから離れるように移動させ、クラッチ１５がクランク１３Ｌとの係合状態から外れるようにする。そして、リターンスプリング２３の作用によって、クランク１３Ｌをクランク１３Ｒと同じ角度位置に回動して固定することができるものである。

特許文献２には、踏力による回転駆動力と電動モータによる回転駆動力とを後輪に対して伝達する電動補助自転車（電動アシスト自転車）の技術が記載されている。

また、別の技術として、磁歪効果（ビラリ効果）を利用して機械的な接触なしにトルクを検出するトルクセンサによってペダルの踏力を検出する技術が開示されている（非特許文献１）。

特開２０００−４３７７９号公報特開２００４−２６８８４３号公報

インターネット URL http://www.tdk.co.jp/techmag/knpwledge/200903/index.htm

特許文献１に記載の技術では、ペダル位置切換えに際しては、手動で操作レバーを動かさなければならず、操作が面倒であり、腕力も必要とされた。

本発明は、上述した課題を解決して、手動で操作レバーを動かすことなく、左右のペダルの相互の配置を走行の状態に応じて変化させることができる自転車を提供するものである。

本発明の自転車は、車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるための回転駆動軸と、前記回転駆動軸から径方向に突出する左右の連結棒と、前記左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、前記回転駆動軸に対するいずれかの前記連結棒の位置を変更可能とした踏力発生部と、前記車輪に回転駆動力を与えるための電動モータと、前記車輪の回転を制動するブレーキと、前記踏力発生部と前記電動モータとを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転駆動軸に対する前記連結棒の位置を制御して、前記左右のペダルを斜前下方向となす第１の制御をおこない、前記電動モータを制御して一定の走行速度で走行する第２の制御をおこない、前記ブレーキが操作されたことを検出して、前記第１の制御および前記第２の制御を終了する。

別の本発明の自転車は、車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるための回転駆動軸と、前記回転駆動軸から径方向に突出する左右の連結棒と、前記左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、前記回転駆動軸に対するいずれかの前記連結棒の位置を変更可能とした踏力発生部と、前記車輪に回転駆動力を与えるための電動モータと、前記車輪の回転を制動するブレーキと、前記踏力発生部の前記回転駆動軸に付与される踏力の大きさを検出する踏力トルクセンサと、前記踏力発生部と前記電動モータとを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記踏力トルクセンサで検出する踏力による回転駆動力の大きさに応じて前記電動モータから回転駆動力を発生させるような電動アシストモードに設定し、前記回転駆動軸に対する前記連結棒の位置を制御して、前記左右のペダルを斜前下方向となす第１の制御をおこない、前記ブレーキが操作されたことを検出して、前記第１の制御を終了して、前記回転駆動軸に対する前記左右の連結棒の位置が相互に１８０度異なるように制御して、前記左右のペダルに踏力を付与できるようにする。

本発明の自転車では、車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるための回転駆動軸と、回転駆動軸から径方向に突出する左右の連結棒と、左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、回転駆動軸に対するいずれかの連結棒の位置を変更可能とした踏力発生部を備える。そして、制御部は、左右のペダルを斜前下方向となすか、回転駆動軸に対する左右の連結棒の位置が相互に１８０度異なるようになすか、を制御する。

本発明の自転車によれば、制御部からの指令によって左右のペダルの相互の配置を変化させることができるので、利便性の高い自転車を提供することができる。

実施形態の二輪車を示す図である。踏力による回転駆動力と、電動モータによる回転駆動力とを合成する駆動系を示す図である。第１実施形態の踏力発生部の部分拡大図である。ばね収納部の内部を模式的に示す図である。制御系の構成を示す図である。踏力モード設定処理の内容を示すフローチャートである。足載モード設定処理の内容を示すフローチャートである。足載モード設定処理の各種設定内容を模式的に示す図である。クランクを、斜前下方向１０度（°）〜斜前下方向３０度（°）の範囲となるように、５度刻みで設定する場合における、クランク軸固定板の構造を模式的に示す図である。クランクの角度を任意に設定する場合の足載モード設定処理のフローチャートである。第２実施形態の踏力発生部の図である。第３実施形態の踏力発生部の図である。第１実施例の二輪車の制御方法を示すフローチャートである。第２実施例の二輪車の制御方法を示すフローチャートである。第３実施例の二輪車の制御方法を示すフローチャートである。背景技術を示す図である。

実施形態の二輪車は、車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるためのクランク軸（回転駆動軸）と、回転駆動軸から径方向に突出する左右のクランク（連結棒）と、左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、クランク軸に対する左右いずれかのクランクの位置を変更可能とした踏力発生部と、車輪に回転駆動力を与えるための電動モータと、車輪の回転を制動するブレーキと、踏力発生部と電動モータとを制御する制御部と、を備えている。そして、制御部は、クランク軸に対するクランクの位置を制御して、左右のペダルが、斜前下方向となす第１の制御をおこない、電動モータを制御して一定の走行速度で走行する第２の制御をおこない、ブレーキが操作されたことを検出して、第１の制御および第２の制御を終了する。

ここで、制御部は、さらに、走行速度を検出して、走行速度が所定速度以下となったときには、第１の制御および第２の制御を終了するようにしても良い。また、制御部は、第１の制御および第２の制御を終了後に、クランク軸に対するクランクの位置が１８０度異なるように制御して、左右のペダルに踏力を付与できるようにするようにしても良い。

また、別の実施形態の二輪車は、車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるためのクランク軸（回転駆動軸）と、回転駆動軸の両端から径方向に突出する左右のクランク（連結棒）と、左右のクランクの各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、クランク軸に対する左右いずれかの連結棒の位置を変更可能とした踏力発生部と、車輪に回転駆動力を与えるための電動モータと、車輪の回転を制動するブレーキと、踏力発生部のクランク軸に付与される踏力の大きさを検出する踏力トルクセンサと、踏力発生部と電動モータとを制御する制御部と、を備えている。そして、制御部は、踏力トルクセンサで検出する踏力による回転駆動力の大きさに応じて電動モータから回転駆動力を発生させるような電動アシストモードに設定し、クランク軸に対するクランクの位置を制御して、左右のペダルが、斜前下方向となす第１の制御をおこない、ブレーキが操作されたことを検出して、第１の制御を終了して、クランク軸に対する左右のクランクの位置が相互に１８０度異なるように制御して、左右のペダルに踏力を付与できるようにする。

（実施形態の二輪車の説明）
図１は、自転車の一種である、実施形態の二輪車を示す図である。図１に示す二輪車１は、踏力による回転駆動力と電動モータによる回転駆動力とを後輪１０７に対して伝達するタイプの二輪車である。

二輪車１は、電動アシスト自転車（電動補助自転車）として機能し、電動モータの動力で走行する電動二輪車として機能し、また、電動モータの動力を用いない自転車としても機能するものである。電動アシスト自転車は、電池を動力源として、走行力の一部を電動モータから得るものである。電動二輪車は、人力を用いることなく走行する二輪車である。

二輪車１は、一般的な自転車が通常備えると同様の、前輪１０６と後輪１０７とを有している。また、左のペダル１４から左のクランク１３Ｌ（図１には図示せず）を介して伝えられた踏力と、右のペダル１４から右のクランク１３Ｒとを介して伝えられた踏力とによる回転駆動力をリアスプロケット１２１（第１リアスプロケット）に伝達するチェン１２３（第１チェン）を有している。駆動力発生・制御部カバー１１０の内部には、動力系の一部と制御部１６０（図５を参照）とが配置されている。

駆動力発生・制御部カバー１１０の内部には、動力系の電動モータ１１４（図２を参照）が配されている。また、電動モータ１１４からの回転駆動力をリアスプロケット１２０（第２リアスプロケット）に伝達するチェン１２４（第２チェン）を有している。電動モータ１１４は、制御部１６０からのモータ駆動信号Ｓｄｍ（図５を参照）によって駆動されるようになされている。また、前輪１０６には車輪回転速度計１５１が設けられており、二輪車の走行速度を検出できるようになされている。また、二輪車１には、ブレーキレバー１０８と、電動二輪車として機能するときに用いるアクセルレバー１２２とが設けられている。

図２は、ペダル１４からの人力（踏力）による回転駆動力と、電動モータ１１４による回転駆動力とを合成する駆動系を示す図である。図２（ａ）は、動力系を側面から見た図であり、図２（ｂ）は動力系を上方面から見た図である。このような動力系に類似する機構は特許文献２にも説明されている。踏力による回転駆動力と、電動モータによる回転駆動力とは、後輪１０７（図１を参照）の車軸１２６で合成される。

クラッチユニット１１５とクランク軸受部１１６とはボルトとナットで連結され、一体に構成されている。また、クラッチユニット１１５には電動モータ１１４が固着され、電動モータ１１４で発生する回転駆動力がクラッチユニット１１５に伝達されるようになされている。

踏力は、操車者が左右に配されたペダル１４を踏むことによって発生され、左側に配されたクランク１３Ｌと右側に配されたクランク１３Ｒを介してクランク軸１３０を回転させる回転駆動力に変換される。クランク軸１３０はフロントスプロケット５に固着されており、クランク軸１３０に加えられる回転駆動力（トルク）によってフロントスプロケット５を回転させる。クランク軸１３０は、クランク軸受部１１６のクランク軸受１１６ａによって回転可能に保持されている。クランク軸１３０の伸びる方向の途中に踏力トルクセンサ１５０が配されている。トルクセンサ１５０は、フロントスプロケット５とクランク軸固定板１３３（図４を参照）との間に配置しても、フロントスプロケット５とクランクＲとの間に配置しても良い。

チェン１２３は、クランク軸１３０に取り付けられたフロントスプロケット５とリアスプロケット１２１との間に架け渡されている。リアスプロケット１２１と後輪１０７の車軸１２６との間には周知のワンウェイクラッチ１１９が取り付けられている。このような駆動力伝達機構を用いて、踏力は後輪１０７を回転させる回転駆動力に変換される。一方、車軸１２６から入力される逆入力トルクはワンウェイクラッチ１１９を介して伝達されるので、リアスプロケット１２１には伝達しない。

電動モータ１１４からの回転駆動力はクラッチユニット１１５に入力され、さらにクラッチユニット１１５の回転軸１１１からの回転駆動力がミドルスプロケット１２８に伝えられる。チェン１２４は、ミドルスプロケット１２８と車軸１２６に取り付けられたリアスプロケット１２０との間に架け渡されている。リアスプロケット１２０と車軸１２６とは、双方向にトルク伝達が可能となるように連結されている。

このように、チェン１２４をリアスプロケット１２０に架け、チェン１２３をリアスプロケット１２１に架けて、両方のスプロケットによって車軸１２６を回転させる構成では、チェン１２４を適正張力とした際、チェン１２３に緩みが生じる可能性がある。この緩みを吸収するため、チェン１２３の経路にはテンショナ１２５を配置するようにしている。

クラッチユニット１１５は周知の電磁クラッチである。クラッチユニット１１５は制御部１６０からのクラッチ制御信号Ｓｄｃ（図５を参照）に応じて、電動モータ１１４の回転軸と回転軸１１１との間で、回転駆動力の伝達をするか否かを制御する。また、クラッチユニット１１５は減速歯車を備え、電動モータ１１４の回転軸の回転速度を減じて回転軸１１１に伝達する。

電動モータの回転駆動力を利用した走行中、つまり、「電動アシストモード」、「電動二輪車モード」では、クラッチユニット１１５の作用によって、クラッチは接続状態（クラッチ接）とされ、電動モータ１１４からの回転駆動力は、リアスプロケット１２０に伝達される。このモータトルクと踏力トルクとが、車軸１２６で合成されるため、二輪車をアシスト走行、または、電動二輪車走行とさせることが可能となる。アシスト走行において、踏力と電動モータ１１４の動力との割合は制御部１６０で制御されるが、この制御は踏力トルクセンサ１５０からの踏力を検出することによっておこなわれる。

非特許文献１にもこのような、踏力トルクセンサが説明されている。踏力トルクセンサ１５０は、磁歪材と検出コイルとを備えている。また、磁気効果を拡大するための溝である、ナーリングが磁歪材配されている。踏力による回転駆動力はクランク１３Ｒの方向から磁歪材伝わる。その力によって、磁歪材にはビラリ効果が生じ透磁率が変化する。検出コイルは、ビラリ効果に応じて変化する信号を検出する。踏力による回転駆動力に応じてビラリ効果信号の大きさは変化する。よって、ビラリ効果信号より検出する踏力トルク信号Ｓｓｂ（図５を参照）は踏力による回転駆動力に対応したものとなる。

電動アシスト自転車として機能させる場合には、制御部１６０は踏力トルク信号Ｓｓｂを検出して、踏力による回転駆動力の大きさと電動モータ１１４からの回転駆動力の大きさとが所定比率となるように電動モータ１１４のトルクを制御する。

また、モータアシストのない走行中は、クラッチユニット１１５の作用によって、クラッチは切断状態（クラッチ断）とされ、後輪１０７の回転トルクが回転軸１１１を介して電動モータ１１４の回転軸に逆入力されることがないようにされている。このようにして、踏力による回転駆動力が、電動モータ１１４、クラッチユニット１１５の減速歯車の内部摩擦等によって無駄に消費されないようになされている。

また、電動二輪車として走行するときは、上述したように、ワンウェイクラッチ１１９の作用によって、後輪１０７の回転力がフロントスプロケット５に及ぶことはなく、フロントスプロケット５を踏力に応じて自由に回転させることが可能である。

本実施形態では、走行のモードとして、「電動アシストモード」、電動モータのアシストのない「人力走行モード（自転車モード）」、電動二輪車として走行する「電動二輪車モード」、のいずれを選択するかは、制御部１６０に、操作入力部１６２（図５を参照）から走行モード設定信号Ｓｓｓ（図５を参照）を送ることによって設定される。

また、本実施形態では、左右のペダル１４に踏力を与える「踏力モード」と、左右のペダル１４に踏力を与えないで、ペダル１４を足載せとして用いる「足載モード」とを設けている。「踏力モード」と「足載モード」とのいずれを選択するかは、制御部１６０に、操作入力部１６２からペダルモード設定信号Ｓｍｓ（図５を参照）を送ることによって設定される。

また、本実施形態では、制御部１６０に、操作入力部１６２から自動走行設定信号Ｓａｃを送ることによって、「自動走行モード」に設定することもできる。「自動走行モード」では、「電動アシストモード」、「人力走行モード」または「電動二輪車モード」と、「踏力モード」または「足載モード」とを、制御部１６０の判断に応じて組み合わせる走行が可能とされている。「自動走行モード」の内容については、後述する。

（第１実施形態の踏力発生部）
図３は、第１実施形態の踏力による動力を発生する部分（踏力発生部）の部分拡大図である。図３（ａ）は、踏力による動力を発生させる場合の各部の動作を模式的に示す図である。踏力による動力を発生させる「踏力モード」の場合には、二輪車は、電動モータ１１４の動力を利用しない通常の自転車、または、電動モータ１１４の動力の補助を受けた電動アシスト自転車として動作する。

図３（ｂ）は、踏力による動力を発生させず、両方の脚を楽な位置に保ち二輪車を走行させる「足載モード」の場合の各部の動作を模式的に示す図である。つまり、図３（ｂ）に示す状態では、二輪車は、踏力の駆動回転力、電動モータ１１４の駆動回転力を用いず、坂道を自走する自転車、または、電動モータ１１４の動力で動作する電動二輪車として動作する。

図３（ａ）、図３（ｂ）に表された各部について説明をする。クランク軸受部１１６は、クランク軸受１１６ａとプランジャ１３１（第１プランジャ）とプランジャ１３２（第２プランジャ）とを有している。クランク軸受１１６ａはボールベアリングを有しており、クランク軸１３０（第１クランク軸）がクランク軸受部１１６に対して自由に回転できるようになされている。また、クランク軸１３０には踏力トルクセンサ１５０が配されている。

クランク軸固定板１３３（第１クランク軸固定板）は、円盤形状をしており、その中心に設けられた貫通孔にクランク軸１３０が貫通されて、クランク軸１３０とは、ねじ、または、溶接等で固着されている。

クランク軸１３６に、ねじ、または、溶接等で固着されたクランク軸固定板１３４（第２クランク軸固定板）は、円盤形状をしており、その中心に設けられた貫通孔にクランク軸１３０が貫通される。クランク軸固定板１３４は、クランク軸１３６（第２クランク軸）と固着されている。クランク軸１３６にはクランク軸受１３６ａ（第２クランク軸受）が配され、クランク軸１３０に対してクランク軸１３６とクランク軸固定板１３４とが回動できるようにされている。クランク軸１３０とクランク軸１３６とは、ばね部材で相互間に回転力が生じるように付勢されており、付勢の機構部は、ばね収納部１２９に収められている。

クランク軸固定板１３３には貫通孔１３３ａが設けられている。貫通孔１３３ａの大きさは、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａが無理なくゆとりを有して貫通できる大きさに設定されている。また、クランク軸固定板１３４には貫通孔１３４ａが設けられている。貫通孔１３４ａの大きさは、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａが無理なくゆとりを有して貫通できる大きさに設定されている。

クランク軸固定板１３３とクランク軸固定板１３４の各々の外周部には、歯車が形成されており、クランク軸固定板１３３は歯車１４１と噛み合うようにされ、クランク軸固定板１３４は歯車１４２と噛み合うようにされている。また、歯車１４１と歯車１４２とはシャフト１４４で連結されている。シャフト１４４は回転軸受部１４３の回転軸受１４３ａで保持されている。回転軸受部１４３は圧電素子１４５で保持され、圧電素子１４５に電圧を印加することによって、クランク軸固定板１３３と歯車１４２との噛み合いを解除し、また、クランク軸固定板１３４と歯車１４２との噛み合いを解除するようになされている。

図３（ａ）に示す、踏力による動力を発生させる場合（「踏力モード」）においては、ばね収納部１２９に収められているばねの付勢によって、クランク１３Ｌのペダル１４の伸びる方向とクランク１３Ｒのペダル１４の伸びる方向とは、１８０度異なるようになされる。このような左右のペダル１４の１８０度異なる配置は、一旦、クランク軸固定板１３３と歯車１４２との噛み合いを解除し、クランク軸固定板１３４と歯車１４２との噛み合いを解除することによって、クランク軸１３６とクランク軸１３０とがばねの付勢によって回動して所定位置関係となり達成できる。

そして、クランク１３Ｌのペダル１４の伸びる方向とクランク１３Ｒのペダル１４の伸びる方向とが、１８０度異なるようになされ後は、圧電素子１４５に印加される電圧は０Ｖとされる。この状態では、クランク軸固定板１３３とクランク軸固定板１３４は、同期して回転をするようになり、クランク軸１３０とクランク軸１３６は、あたかも、一本の軸のように回転させられる。そして、各々の伸びる方向が１８０度異なるようになされ左右のペダル１４によって、通常の自転車と同様にして踏力をフロントスプロケット５に与えることができるようになされる。

図３（ｂ）に示す、踏力による動力を発生させない場合（「足載モード」）においては、クランク軸固定板１３３の貫通孔１３３ａにはプランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａが貫通するようになされており、クランク軸固定板１３３と固着されたクランク軸１３０とクランク１３Ｒとは、クランク軸受部１１６に対して所定位置関係とされている、ここで、所定位置関係とは、二輪車が水平路面上に在るときに、クランク１３Ｒの伸びる方向が垂線に対して、例えば、斜前下方向３０度とされる。所定位置関係は、クランク軸固定板１３３の貫通孔１３３ａと磁性体シャフト１３１ａとの相互の位置関係によって定まるものである。

また、踏力による動力を発生させない場合（「足載モード」）においては、クランク軸固定板１３４の貫通孔１３４ａにはプランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａが貫通するようになされており、クランク軸固定板１３４と固着されたクランク軸１３６とクランク１３Ｌとは、クランク軸受部１１６に対して所定位置関係とされる。所定位置関係とは、二輪車が水平路面上に在るときに、クランク１３Ｌの伸びる方向が垂線に対して、例えば、斜前下方向３０度とされる。所定位置関係は、クランク軸固定板１３４の貫通孔１３４ａと磁性体シャフト１３２ａとの相互の位置関係によって定まるものである。

また、図３（ｂ）では、クランク軸固定板１３３は歯車１４１との噛み合いを解除し、クランク軸固定板１３４は歯車１４２との噛み合いを解除するように記載されているが、「踏力モード」と「足載モード」との中間の遷移状態において、上述した噛み合いが解除されていれば良く、図３（ｂ）に示す、状態では、クランク軸固定板１３３は歯車１４１と噛み合い、クランク軸固定板１３４は歯車１４２と噛み合うようにしても動作に支障は生じない。

図４は、ばね収納部１２９の内部を模式的に示す図である。クランク軸１３０に、ばね端部接続部１３０ｂが固着され、クランク軸１３６に、ばね端部接続部１３６ｂが固着されている。ばね１３９（破線で模式的に示す）は、ばねの一端が連結される端部接続部１３０ｂからばねの他端が連結されるばね端部接続部１３６ｂまで、渦巻状に巻かれて、ばね端部接続部１３０ｂとばね端部接続部１３６ｂとの間には相互が圧接する方向の回転力が付勢されている。

図４（ａ）に示すように、クランク軸１３０とクランク軸１３６とが自由に回動する場合には、ばね１３９の付勢によって、ばね端部接続部１３０ｂと、ばね端部接続部１３６ｂとは圧接する位置に配置される。このとき、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの、各々のペダル１４の伸びる方向は、図３（ａ）に示すように１８０度異なっている。そして、図３（ａ）に示すように、連結された歯車１４１と歯車１４２の作用によってクランク軸１３０とクランク軸１３６とは固着状態とされ、クランク軸１３０とクランク軸１３６とからの回動力はクランク軸１３０を介してフロントスプロケット５に伝えられる。

図４（ｂ）に示すように、クランク軸１３０とクランク軸１３６とが自由に回動する状態にしておき、ばね１３９の付勢に抗して、左右のペダル１４の間に踏力を与えて、クランク軸１３０とクランク軸１３６との間に回動力を付与し、ばね端部接続部１３０ｂと、ばね端部接続部１３６ｂの圧接を解除することができる。そして、踏力の大きさを調整して、左右のペダル１４が１８０度異なる位置にばね端部接続部１３０ｂと、ばね端部接続部１３６ｂを配置させることができる。このとき、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの、各々のペダル１４の伸びる方向は、図３（ｂ）に示すように同方向とされる。このようなペダル１４の配置の状態で、磁性体シャフト１３１ａ、磁性体シャフト１３２ａの作用によって、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒをクランク軸受部１１６に固着すれば、このような固着によって、ばねの付勢が、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとに及ばないようにできる。そして、左右のペダル１４が１８０度異なる位置に配置された状態が維持できる。

図５は、実施形態の二輪車の制御系の構成を示す図である。図５を参照して制御系の説明をする。制御系においては、制御部１６０が中心となって制御をおこなう。

制御部１６０は、いずれも図示しない、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ラム）、ＲＯＭ（ロム）、Ｉ／Ｏインターフェイス回路（入出力インターフェイス回路）を有している。バスライン（アドレスバスライン・データバスライン）にはＣＰＵ、ＲＡＭ（ラム）、ＲＯＭ（ロム）、Ｉ／Ｏインターフェイス回路が接続されている。

ＲＯＭはＣＰＵで実行されるプログラムを記憶し、ＲＡＭはＣＰＵでの演算データを一時記憶する。また、Ｉ／Ｏインターフェイス回路は外部回路とＣＰＵとの間での信号の入出力のためのＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を有している。

制御部１６０には、アクセルレバー１２２からのアクセル信号Ｓａｌが入力される。また、ブレーキレバー１０８からのブレーキ信号Ｓｂｋが入力される。また、操作入力部１６２からの自動走行設定信号Ｓａｃとペダルモード設定信号Ｓｍｓと走行モード設定信号Ｓｓｓとが入力される。また、車輪回転速度計１５１からの走行速度信号Ｓｖｂが入力される。また、踏力トルクセンサ１５０からの踏力トルク信号Ｓｓｂが入力される。また、制御部１６０からは、電動モータ１１４に対するモータ駆動信号Ｓｄｍが出力される。また、クラッチユニット１１５に対するクラッチ制御信号Ｓｄｃが出力される。また、プランジャ１３１に対するプランジャ信号Ｓｄｐ１が出力される。また、プランジャ１３２に対するプランジャ信号Ｓｄｐ２が出力される。また、圧電素子１４５に対する圧電素子駆動信号Ｓｄａが出力される。

（踏力発生部の作用）
以上の、図１〜図５に示した各部構成図に基づいて、第１実施形態の踏力発生部の作用を説明する。図６は、踏力による動力を発生させる「踏力モード」に設定する処理（踏力モード設定処理）の内容を示すフローチャートである。図７は、踏力を発生させないでペダル１４を足載せとして用いる「足載モード」に設定する処理（足載モード設定処理）の内容を示すフローチャートである。

図６に示す踏力モード設定処理では、制御部１６０は以下のように各部を制御する。

ステップＳＴ１０では、制御部１６０は、操作入力部１６２が操作され、「踏力モード」の指令が入力されたことを検知する。
例えば、「踏力モード」と表示した釦を操作入力部１６２に配して、操車者がこの釦を押してペダルモード設定信号Ｓｍｓを出力する。そして、制御部１６０がペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ１１では、制御部１６０は、圧電素子１４５に電圧を印加して、クランク軸固定板１３３と歯車１４２との噛み合いを解除し、クランク軸固定板１３４と歯車１４２との噛み合いを解除する。
操車者は、この時点から、所定時間（例えば、３秒間）は、左足をペダル１４から離して、クランク１３Ｌの回動を妨げないようにする。

ステップＳＴ１２では、制御部１６０は、ステップＳＴ１１の処理の開始から上述した所定時間、経過するまで待機して、ステップＳＴ１１の処理を継続する。
この間は、歯車１４１歯車、歯車１４２の噛み合いが解除されているので、ばね１３９の付勢によって、図４（ａ）に示すように、ばね端部接続部１３０ｂと、ばね端部接続部１３６ｂとが圧接するまで回動する。そして、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの、各々のペダル１４の伸びる方向は、図３（ａ）に示すように１８０度異なるようになる。

ステップＳＴ１３では、制御部１６０は、圧電素子１４５への電圧の印加を停止する。
これによって、クランク軸固定板１３３は歯車１４１と噛み合い、クランク軸固定板１３４は歯車１４２との噛み合うようになる。
そして処理は終了する。

この後は、クランク軸固定板１３３が歯車１４２と噛み合い、クランク軸固定板１３４が歯車１４２との噛み合う状態を維持するので、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの、各々のペダル１４の伸びる方向は、図３（ａ）に示すように１８０度異なる状態に維持されて、ペダル１４を介して踏力がフロントスプロケット５に伝達される。

図７に示す足載モード設定処理では、制御部１６０は以下のように各部を制御する。

ステップＳＴ２０では、制御部１６０は、操作入力部１６２が操作されて「足載モード」の指令が入力されたことを検知する。
例えば、「足載モード」と表示した釦を操作入力部１６２に配して、操車者がこの釦を押してペダルモード設定信号Ｓｍｓを出力する。そして、制御部１６０がペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ２１では、制御部１６０は、圧電素子１４５に電圧を印加して、クランク軸固定板１３３は歯車１４１との噛み合いを解除し、クランク軸固定板１３４は歯車１４２との噛み合いを解除する。
操車者は、この時点から、所定時間内（例えば、３秒以内）に、左足でペダル１４を操作して、クランク１３Ｌがロックする位置を探す。同様に、左足でペダル１４を操作して、クランク１３Ｒがロックする位置を探す。

ステップＳＴ２２では、制御部１６０は、プランジャ１３１にプランジャ信号Ｓｄｐ１を出力し、プランジャ１３２にプランジャ信号Ｓｄｐ２を出力する。
これによって、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａはクランク軸固定板１３３に対して突出する。貫通孔１３３ａ以外では、クランク軸固定板１３３の側面を磁性体シャフト１３１ａの先端が小さな力で押圧するだけであり、クランク軸固定板１３３は自由に回動が可能である。そして、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａが貫通孔１３３ａを貫通するとクランク軸固定板１３３はロックされて回動することはできなくなる。
同様に、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａはクランク軸固定板１３４に対して突出する。貫通孔１３４ａ以外では、クランク軸固定板１３４の側面を磁性体シャフト１３２ａの先端が小さな力で押圧するだけであり、クランク軸固定板１３４は自由に回動が可能である。そして、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａが貫通孔１３４ａを貫通するとクランク軸固定板１３４はロックされて回動することはできなくなる。
クランク軸固定板１３３とクランク軸固定板１３４の各々には、１個の貫通孔１３３ａと１個の貫通孔１３４ａとが設けられている場合にはロックする位置は各々一箇所である。

ステップＳＴ２３では、制御部１６０は、ステップＳＴ２１の処理の開始から上述した所定時間、例えば３秒間、経過する待機して、ステップＳＴ２１の処理を継続する。
この間は、歯車１４１歯車、歯車１４２の噛み合いが解除されているので、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとを自由に回動させて、各々のクランクと連動するクランク軸固定板１３３とクランク軸固定板１３４の各々をロックさせる位置を探すことができる。
ロック状態では、各々のペダル１４の伸びる方向は、図３（ｂ）に示すように斜前下方向３０度となる。
ここで、斜前下方向３０度となるのは、クランク軸固定板１３３の中心から伸びるクランク１３Ｒの方向に対して、クランク軸固定板１３３の中心から貫通孔１３３ａに延びる線の方向が、そのような位置関係となるように、予め配置されているからである。同様に、クランク軸固定板１３４の中心から伸びるクランクＬの方向に対して、クランク軸固定板１３４の中心から貫通孔１３４ａに延びる線の方向が、そのような位置関係となるように、予め配置されているからである。

ステップＳＴ２４では、制御部１６０は、圧電素子１４５への電圧の印加を停止する。これによって、クランク軸固定板１３３は歯車１４１と噛み合い、クランク軸固定板１３４は歯車１４２と噛み合う。
ステップＳＴ２４の処理は必ずしも必要な処理ではないが、電力消費量削減のための処理である。この処理によって、圧電素子１４５へ無駄な電力を加える必要がなくなり、電力消費量を削減できる。そして、処理は終了する。

（足載モード設定処理の第１変形例）
以上の、踏力モード設定処理、足載モード設定処理は、いずれも、何度も繰り返すことができるので、ペダル１４から足を離すのを忘れ、または、ペダル１４を足で押して所望の位置とすることを忘れて、所望の設定ができなかった場合には何度でも再設定が可能である。よって、確実な動作は必ずしも要求されない。しかしながら、足載モード設定処理において、プランジャ１３１の巻線コイルのインダクタンス、プランジャ１３２の巻線コイルのインダクタンスを監視して、より信頼性を増すことができる。プランジャの巻線コイルのインダクタンスの監視は制御部１６０がおこなう。

図７に示す足載モード設定処理のステップＳＴ２４では、所定時間が経過すると、制御部１６０は、圧電素子１４５への電圧の印加を停止するので、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａが貫通孔１３３ａを貫通しているか否か、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａが貫通孔１３４ａを貫通しているか否かにかかわりなく、それ以降は、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとを別個に独立して回動させることはできなくなる。そこで、プランジャ１３１、プランジャ１３２の巻線コイルのインダクタンスを検出して、貫通孔１３３ａ、または、貫通孔１３４ａを各々の磁性体シャフトが貫通しているか否かを検出して、両方の磁性体シャフトが貫通するまで、圧電素子１４５への電圧の印加を停止するようにして、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとのロックをより容易なものとすることができる。

ここで、プランジャ１３１に磁性体シャフト１３１ａが挿入されている状態、または、プランジャ１３２に磁性体シャフト１３２ａが挿入されている状態では、磁性体で形成された磁性体シャフトは磁気コアとして機能するので、プランジャの巻線コイルのインダクタンスは大きな値となる。また、プランジャ１３１から磁性体シャフト１３１ａが突出している状態、または、プランジャ１３２から磁性体シャフト１３２ａが突出している状態では、プランジャの巻線に磁気コアが十分に挿入されていないので、プランジャの巻線コイルのインダクタンスは小さな値となる。プランジャの巻線コイルのインダクタンスを測定するに際しては、プランジャの巻線コイルに直流電力を印加しながら、交流電力を重畳して、制御部１６０が検出する交流電力の交流電圧の値と交流電流の値との比から、プランジャの巻線コイルのインダクタンスを検出する。そして、制御部１６０は、以下のような制御をおこなう。

第１変形例では、図７におけるステップＳＴ２３の処理に替えて、制御部１６０は、プランジャ１３１の巻線コイルのインダクタンスが所定値以下となり、かつ、プランジャ１３１の巻線コイルのインダクタンスが所定値以下となるまで、ステップＳＴ２１とステップＳＴ２２の処理を継続する。
または、プランジャ１３１の巻線コイルとプランジャ１３１の巻線コイルとを直列接続して、ステップＳＴ２３の処理に替えて、制御部１６０は、直列のインダクタンスが所定値以下となるまで、ステップＳＴ２１とステップＳＴ２２の処理を継続する。
このようにすると、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａが貫通孔１３３ａに貫通し、かつ、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａが貫通孔１３４ａに貫通するまで、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとを別個に独立して回動させることができるので、ロックの検出をより容易にすることができる。

（足載モード設定処理の第２変形例）
足載モードでは、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの位置は、例えば、斜前下方向３０度と固定されたが、以下のようにすることによって、例えば、５度刻みで、所望の値とすることができる。また、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとを異なる角度、例えば、クランク１３Ｌを斜前下方向３０度、クランク１３Ｒを斜前下方向２０度に配置することもできる。

図８は、足載モード設定処理の各種設定内容を模式的に示す図である。図８（ａ）は、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの両方が斜前下方向３０度の場合、図８（ｂ）は、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの両方が斜前下方向２０度の場合、図８（ｃ）は、クランク１３Ｌが斜前下方向３０度、クランク１３Ｒが斜前下方向２０度の場合、図８（ｄ）は、クランク１３Ｌが斜前下方向２０度、クランク１３Ｒが斜前下方向３０度の場合、を各々示すものである。

図９は、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒを、斜前下方向１０度（°）〜斜前下方向３０度（°）の範囲となるように、５度刻みで設定する場合における、クランク軸固定板１３３とクランク軸固定板１３４の構造を模式的に示すものである。符号ａ〜符号ｅは、貫通孔１３３ａ、貫通孔１３４ａの配置を示すものである。符号ａに示す位置において貫通孔１３３ａ、貫通孔１３４ａがロックされる場合に、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒが斜前下方向１０度の配置となるように予め設定しておく。

そうすると、符号ｂに示す位置において貫通孔１３３ａ、貫通孔１３４ａがロックされる場合には、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒは斜前下方向１５度となる。符号ｃに示す位置において貫通孔１３３ａ、貫通孔１３４ａがロックされる場合には、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒは斜前下方向２０度となる。符号ｄに示す位置において貫通孔１３３ａ、貫通孔１３４ａがロックされる場合には、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒは斜前下方向２５度となる。符号ｅに示す位置において貫通孔１３３ａ、貫通孔１３４ａがロックされる場合には、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒは斜前下方向３０度となる。

図１０は、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとの両方の角度を任意に設定する場合の足載モード設定処理のフローチャートである。

ステップＳＴ３０では、制御部１６０は、操作入力部１６２が操作されて「足載モード」の指令が入力されたことを検知する。
例えば、「足載モード」と表示した釦を操作入力部１６２に配して、操車者がこの釦を押してペダルモード設定信号Ｓｍｓを出力する。そして、制御部１６０がペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ３１では、制御部１６０は、圧電素子１４５に電圧を印加して、クランク軸固定板１３３と歯車１４１との噛み合いを解除し、クランク軸固定板１３４と歯車１４２との噛み合いを解除する。
操車者は、この時点から、左足でペダル１４を操作して、クランク１３Ｌが好みの角度付近になるように脚を用いて設定することができる。同様に、左足でペダル１４を操作して、クランク１３Ｒが好みの角度付近になるように脚を用いて設定することができる。

ステップＳＴ３２では、制御部１６０は、操作入力部１６２が操作されて「右クランクロック」の指令が入力されたことを検知する。
例えば、「右クランクロック」と表示した釦を操作入力部１６２に配して、操車者が、ペダル１４を右足で押圧して所望する角度付近に右クランク設定した後、この釦を押してペダルモード設定信号Ｓｍを出力する。
制御部１６０は、「右クランクロック」に対応したペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ３３では、制御部１６０は、「右クランクロック」を検出して、プランジャ１３１にプランジャ信号Ｓｄｐ１を出力する。
これによって、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３１ａはクランク軸固定板１３３に対して突出する。貫通孔１３３ａ以外では、クランク軸固定板１３３の側面を磁性体シャフト１３１ａの先端が小さな力で押圧するだけであり、所望する角度付近でクランク軸固定板１３３は自由に回動が可能である。
そして、プランジャ１３１の磁性体シャフト１３２ａが貫通孔１３３ａを貫通するとクランク軸固定板１３３はロックされて、クランク１３Ｒは回動することができなくなる。

ステップＳＴ３４では、制御部１６０は、「左クランクロック」の指令が入力されたことを検知する。
例えば、「左クランクロック」と表示した釦を操作入力部１６２に配して、操車者が、ペダル１４を左足で押圧して所望する角度付近に左クランク設定した後、この釦を押してペダルモード設定信号Ｓｍを出力する。
制御部１６０は、「左クランクロック」に対応したペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ３５では、制御部１６０は、プランジャ１３２にプランジャ信号Ｓｄｐ２を出力する。
これによって、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａはクランク軸固定板１３４に対して突出する。貫通孔１３４ａ以外では、クランク軸固定板１３４の側面を磁性体シャフト１３２ａの先端が小さな力で押圧するだけであり、所望する角度付近でクランク軸固定板１３４は自由に回動が可能である。
そして、プランジャ１３２の磁性体シャフト１３２ａが貫通孔１３４ａを貫通するとクランク軸固定板１３４はロックされて、クランク１３Ｌは回動することができなくなる。
操車者は、クランク１３Ｒとクランク１３Ｌのロックを確認した後に次のステップＳＴ３６の処理へ移る。
なお、クランクＲとクランクＬのどちらのロックを先にするかは適宜に選択が可能であり。ステップＳＴ３２〜ステップＳＴ３４までの処理が早くおこなわれるように、連続して釦を押せば、両方のロックを略同時にさせることができる。

ステップＳＴ３６では、制御部１６０は、圧電素子１４５への電圧の印加を停止する。これによって、クランク軸固定板１３３は歯車１４１と噛み合い、クランク軸固定板１３４は歯車１４２との噛み合うようになる。
例えば、「圧電素子電圧解除」と表示した釦を操作入力部１６２に配して、操車者が、この釦を押してペダルモード設定信号Ｓｍｓを出力する。
そして、制御部１６０が、「圧電素子電圧解除」に対応したペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。
ステップＳＴ３６の処理は必ずしも必要な処理ではないが、電力消費量削減のための処理である。この処理によって、圧電素子１４５へ無駄な電力を加える必要がなくなり、電力消費量を削減できる。そして処理は終了する。

（第２実施形態の踏力発生部）
図１１は別の実施形態（第２実施形態）の踏力発生部の図である。第２実施形態の踏力発生部は、図３に示す第１実施形態の踏力発生部に変更を加えたものであるので、同一構成部分には、第１実施形態の踏力発生部におけると同一の符号を付して、説明を省略する。

第２実施形態の踏力発生部が第１実施形態の踏力発生部と異なる点は、ばね収納部１２９に替えて回動制限部材１３５を用いた点と、回動力をばね１３９ではなく、クランク軸固定板回動モータ１１８によって付与する点である。

回動制限部材１３５は、ばね収納部１２９において、ばね１３９を取り除いた点が異なる。回動制限部材１３５は、ばね端部接続部１３０ｂとばね端部接続部１３６ｂと同様の構造物によって、単に回動量を制限する機能のみを有している。クランク軸固定板回動モータ１１８の固定部側は、クランク軸受部１１６に固着され、クランク軸固定板回動モータ１１８の回転軸に固着された歯車１１８ａを有している。そして、回動力が必要な場合には、ばね１３９と同様の方向に回動力を付与するようにクランク軸固定板回動モータ１１８に電流を流す。

クランク軸固定板回動モータ１１８はクランク１３Ｌを回動させる力があれば十分であり、それ以上に大きなトルクを発生すると操車者の脚にクランク１３Ｌが触れたときに危険であるので、小型で小電力のモータが用いられる。そのために、ばね端部接続部１３０ｂとばね端部接続部１３６ｂと同様の構造物が圧接された状態でクランク軸固定板回動モータ１１８を動作させても、クランク軸固定板回動モータ１１８に過大な電流が流れることはなく、短時間であれば、クランク軸固定板回動モータ１１８が熱で損傷を受けることもない。

クランク軸固定板１３４と歯車１１８ａとは、常時、噛み合ったままとされている。クランク軸固定板回動モータ１１８に回動力を発生させるとき以外において、クランク軸固定板回動モータ１１８を駆動する駆動回路の出力インピーダンスを高くなるようにしておけば、踏力がクランク軸固定板回動モータ１１８を介して消費されることもない。

クランク軸固定板回動モータ１１８は、図６に示すステップＳＴ１２の処理の時間、図７に示すステップＳＴ２３の処理の時間、図１０に示すステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３６までの処理の時間、だけ電流が制御部１６０の制御によって流され、ばね１３９と同様に作用する。

（第３実施形態の踏力発生部）
図１２はさらに別の実施形態（第３実施形態）の踏力発生部の図である。図１２に示す踏力発生部は、特許文献１に記載されたペダル位置切換え装置に変更を加えたものである。図１２（ａ）は、踏力を発生させる状態を示す図である。図１２（ｃ）は、ペダル１４が斜前下方向３０度に位置する場合を示す図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す状態から、図１２（ｃ）で示す状態へ遷移する途中の状態を示す図である。

第３実施形態の踏力発生部の作用を説明する。図１２（ａ）に示すように、制御部１６０によって制御されるプランジャ７０の巻線コイル７２に電流が流されることによって、磁性体シャフト７１はプランジャ７０の内部に引き込まれ、ばね７３を圧縮する。そして、操作レバー機構３５のロッド連結孔５７と、磁性体シャフト７１とに各々の端部が連結されたロッド７４によって、レバー４４は固定枢着ピン５６周りで時計方向に回動する。ここで、レバー４４の中間部の孔部５５に挿入した固定枢着ピン５６によりレバー４４は二輪車のフレームＦに水平面内で回動自在に支持されている。また、フレームＦにはクランク軸１１を回転可能に支持するスリーブ６０が一体的に設けられている。

また、クラッチ１５はクランク軸１１に沿ってクランク１３Ｌの側へ移動する。このため、クラッチ１５の小鍔部３７がローラ３２を介してレバー４４の二股部に作用し、レバー４４のロックピン４５は、係合板１２の凹部１６から外れる。ここで、レバー４４の各二股部の先端にはローラ４７が回転可能に取り付けられている。これらのローラ４７は前記クラッチ１５の小鍔部３７の側面に当接可能になっており、ローラ４７は小鍔部３７の側面に当接するとクラッチ１５の回転にならって回転するようになっている。

ここで、クランク１３Ｌの基端部には円盤部１９を有して、円盤部１９の周縁沿いには円盤部１９の内面２１より凹入する２つの係合凹部２２が形成されている。そして、クラッチ１５の両内側凸部３９は、クランク１３Ｌの両係合凹部２２に嵌合される。このとき、クランク１３Ｌがクランク１３Ｒに対しクランク軸１１周りで１８０゜の角度をなして反対方向に向くように設計されている。したがって、左右のペダル１４は、通常の自転車と同じペダル配置となり踏力を発生し、フロントスプロケット５を回転させることができる。よって、図１２（ａ）に示す状態では、取付孔２６、取付孔３１によって、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒに取り付けられた左右のペダル１４に踏力を与えることができる。

一方、ペダル１４を踏力発生の目的ではなく、足載（例えば、電動二輪車として機能させる場合の足載、あるいは自転車として機能する場合の坂道走行時の足載）を目的で機能させる場合には、図１２（ｂ）に示すように、制御部１６０によって制御されるプランジャ７０の巻線コイル７２の電流を切断することによって、ばね７３の付勢によってロッド７４を左方へ引く。これにより、レバー４４は固定枢着ピン５６周りで反時計方向に回動する。このとき、レバー４４のロックピン４５が凹部１６に嵌合し、係合板１２は操作レバー機構３５によってロックされる。このロック状態でクランク１３Ｒがクランク軸１１の斜前下方向３０゜の位置に保持されるように設計しておけば、クランク１３Ｒはその位置に固定される。

操作レバー４４の固定枢着ピン５６周りでの反時計方向回動によって、クラッチ１５はレバー４４のローラに押されて、スプリング３４の力に抗してクランク軸１１に沿ってクランク１３Ｒの側へ移動する。そして、図１２（ｃ）に示すように、クラッチ１５の両内側凸部３９は、クランク１３Ｌの両係合凹部２２から外れて、リターンスプリング２３の付勢力によってクランク１３Ｌは反時計方向に１８０゜回転して外側凸部４３の端面にクランク１３Ｌの凸部２５の側面が当接する。この当接位置でクランク１３Ｌがクランク１３Ｒと同じ角度位置をとるように設計してあることにより、クランク１３Ｒとクランク１３Ｌとは共に斜前下方向３０゜の位置を保持する。よって、図１２（ｃ）に示す状態では、左右のペダル１４を足載として機能させることができる。

図１２（ｃ）の状態から図１２（ａ）の状態にするには上述したと逆の手順をおこなう。このようにして、踏力モードに設定し、または、足載モードに設定することができる。

このような制御をおこなう制御部１６０は、要約すると、「踏力モード」に設定するに際しては、プランジャ７０の巻線コイル７２に電流を流し、「足載モード」に設定するに際しては、プランジャ７０の巻線コイル７２の電流を切断する。

以上に説明をした第１実施形態の踏力発生部も、第２実施形態の踏力発生部も、第３実施形態の踏力発生部も、以下の構成を有する点で共通している。車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるための回転駆動軸（クランク軸）と、回転駆動軸から径方向に突出する左右の連結棒（クランク）と、左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、回転駆動軸に対する連結棒の位置を変更可能としている。ここで、位置の変更は電磁的手段によっておこなっている。電磁的手段は、第１実施形態の踏力発生部ではプランジャと圧電素子であり、第２実施形態の踏力発生部ではプランジャと電動モータであり、第３実施形態の踏力発生部ではプランジャである。

（実施形態の二輪車の制御方法）
第１実施形態の踏力発生部〜第３実施形態の踏力発生部を用いることによって、「踏力モード」と「足載モード」とを自由に選択できるようになる。ここで、２つのペダルモードである「踏力モード」と「足載モード」と、３つの走行モードである「電動アシストモード」、「人力走行モード」、「電動二輪車モード」との組み合わせによって、従来は実現できなかったような、利便性の高い二輪車を提供することができる。実施形態では、操作が容易となるように、予め、このような組み合わせをプログラム化した走行のモード（「自動走行モード」と称する）を有するようにしている。

（第１実施例の二輪車の制御方法）
第１実施例の「自動走行モード」では、二輪車は、「電動二輪車モード」で動作する。

電動二輪車として機能する場合には、常に手を捻った状態でアクセルレバー１２２を操作しなければならず、手が疲労する。また、ハンドル操作とアクセル操作とを同時に手でおこなうので、商店街の人が多いところを通過する場合、狭い通路を走行する場合には細かなハンドル操作をし難く、事故を招き易い。また、電動二輪車として機能する場合には、踏力によらず走行することができる一方、電動モータ１１４による駆動力の大きさは回動式スイッチ、または、実施形態のようにアクセルレバー１２２で調整されるようになされている。このために、走行を急に停止したい場合に、アクセルレバー１２２で走行状態とされながらブレーキレバー１０８が操作される場合があり、このような操作は、危険を伴う場合もある。第１実施例の二輪車の制御方法は、このような不具合が生じるのを防止するという課題を解決するものである。

図１３は第１実施例の二輪車の制御方法を示すフローチャートである。図１３を参照して、第１実施例の「自動走行モード」について説明をする。第１実施例の「自動走行モード」で二輪車を走行させる場合には、操作入力部１６２の「第１自動走行モード」と表示された釦を押すことによって、制御部１６０は、「第１自動走行モード」に対応した自動走行設定信号Ｓａｃを受け取り、図１３で示すフローチャートの処理を実行する。

ステップＳＴ４０では、制御部１６０は、操作入力部１６２からの「足載モード」の設定を検知する。
例えば、「足載モード」の表示が操作入力部１６２に表示される。
操車者がこの表示に対応する釦を押した場合に操作入力部１６２からペダルモード設定信号Ｓｍｓが出力され、制御部１６０がペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ４１では、制御部１６０は「第１の制御」をおこなう。
第１の制御の内容は、「足載モード」に設定する処理である。
第１実施形態の踏力発生部（図３を参照）を利用する場合には、図７に示すステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４の処理、または、図１０に示すステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３６の処理である。第２実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図７、図１０に示す処理に加えてクランク軸固定板回動モータ１１８の制御もおこなう。
また、第１の制御の内容は、第２実施形態の踏力発生部（図１２を参照）を利用する場合には、プランジャ７０に流れる電流を切断する処理である。
いずれの実施形態においても、「足載モード」とする制御をおこなうことによって、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒが斜前下方向に所定角度で配置され、ペダル１４に両足を乗せる楽な姿勢を保つことができる。ここで、所定角度とは、例えば、１０度〜３０度の範囲である。

ステップＳＴ４２では、制御部１６０は「第２の制御」をおこなう。
「第２の制御」の内容を以下に説明をする。
まず、「電動二輪車モード」として電動モータのみの駆動力で走行するようにする。
そして、制御部１６０は走行速度信号Ｓｖｂを検出して、このときの走行速度信号Ｓｖｂを目標値とする。または、予め定める速度を目標値とする。
そして、制御部１６０は、電動二輪車が目標値の走行速度で走り続けるようなモータ駆動信号Ｓｄｍを出力して、フィードバック制御系の作用によって一定速度で走行させる。
つまり、「第２の制御」は、定速度で走行する電動二輪車モードの制御である。
第１実施形態の踏力発生部〜第３実施形態の踏力発生部を利用する場合のいずれにおいても、電動モータを備える限り「第２の制御」は実施可能である。

ステップＳＴ４３では、制御部１６０は、ブレーキレバー１０８からのブレーキ信号Ｓｂｋを検出する。
ブレーキ信号Ｓｂｋは、ブレーキレバー１０８が操作されるときに出力される。また、ブレーキレバー１０８が操作されることによって、従来の自転車におけると同様に、ブレーキシュー（図示せず）が車輪に押圧され車輪の回転速度を落とす。

ステップＳＴ４４では、制御部１６０は、検出されたブレーキ信号Ｓｂｋによって、ブレーキ操作がされたか否かを判断する。
ブレーキ操作がされたと判断する場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳＴ４５へ移動する。
一方、ブレーキ操作がされたと判断しない場合（Ｎｏ）には、処理はステップＳＴ４３へ移動する。

ステップＳＴ４５では、制御部１６０は、「第１の制御」と「第２の制御」とを終了して、「第３の制御」をおこなう。
第３の制御の内容は、「踏力モード」とする制御をおこなうことである。
第１実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図６に示すステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３の処理である。第２実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図６に示す処理に加えてクランク軸固定板回動モータ１１８の制御もおこなう。
また、第３の制御の内容は、第３実施形態の踏力発生部を利用する場合には、プランジャ７０に電流を流す処理である。
いずれの実施形態においても、「踏力モード」とする制御をおこなうことによって、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとは１８０度の角度を有することとなる。
そして、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒの各々のペダル１４に踏力を与えることができるようになる。

ステップＳＴ４６では、制御部１６０は、「電動アシストモード」、または、「人力走行モード」に設定する。
そして、制御部１６０は、アクセルレバー１２２からの、アクセル信号Ｓａｌを無視する。
ステップＳＴ４６の処理が終了すると、処理はステップＳＴ４０へ移る。

このような、「第１自動走行モード」では、一定速度で長距離を走行する場合には、ペダルに両足を載せた状態として、かつ、脚を前方に伸ばして楽な姿勢で走行することができる。一方、ブレーキを操作した時点で、「第１の制御」と「第２の制御」とが終了され、「電動二輪車」としての機能は終了し、「足載モード」も終了される。このようにして、ブレーキが操作されたことによって危険回避のモードである「第３の制御」へ移行する。なお、図１３のフローチャートにおいて、ステップＳＴ４１の「第１の制御」をおこなう処理と、ステップＳＴ４２の「第２の制御」をおこなう処理との実行の順序を入れ替え、先に、第２の制御をおこない、その後に第１の制御をおこなうようにしても、同様の効果を得ることができる。

（第２実施例の二輪車の制御方法）
第２実施例の「自動走行モード」では、二輪車は、第１実施例と同様に「電動二輪車モード」で動作することを特徴とするが、二輪車の走行速度が所定速度以下となった場合も、「第３の制御」をおこなう点が第１実施例の二輪車の制御方法とは異なる。

第１実施例の二輪車の制御方法では、電動二輪車が走行しているときに、電池からの電力の供給が不足した場合、急な坂道を登る場合、泥道で車輪が空転した場合等においては、一定速度を維持できない状況であるにもかかわらず、「足載モード」で走行し続けることとなる。このような場合には危険回避のモードに変更することが望ましい。第２実施例の二輪車の制御方法は、このような課題を解決するものである。第２実施例の「自動走行モード」で二輪車を走行させる場合には、操作入力部１６２の「第２自動走行モード」と表示された釦を押すことによって、制御部１６０は、図１４で示すフローチャートの処理を実行する。

図１４は第２実施例の二輪車の制御方法を示すフローチャートである。図１４に示すステップＳＴ５０〜ステップＳＴ５４は、ステップＳＴ４０〜ステップＳＴ４４と略同様の処理であるので、これらについては説明を省略する。ただし、ステップＳＴ５３の処理では、ブレーキ信号Ｓｂｋを検出し、加えて走行速度信号Ｓｖｂを検出している点が、ステップＳＴ４３の処理とは異なる。

ステップＳＴ５４では、制御部１６０は、検出されたブレーキ信号Ｓｂｋによってブレーキ操作がされたか否かを判断する。
ブレーキ操作がされたと判断する場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳＴ５６へ移動する。
一方、ブレーキ操作がされたと判断しない場合（Ｎｏ）には、処理はステップＳＴ５５へ移動する。

ステップＳＴ５５では、制御部１６０は、検出された走行速度信号Ｓｖｂが所定速度以下か否かを検出する。
所定速度は、例えば、２ｋｍ／ｈ（時速２キロメートル）とされる。
走行速度信号Ｓｖｂが所定速度以下であると判断する場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳＴ５６へ移動する。
一方、走行速度信号Ｓｖｂが所定速度以下であると判断しない場合（Ｎｏ）には、処理はステップＳＴ５３へ移動する。

ステップＳＴ５６では、制御部１６０は、「第１の制御」、「第２の制御」を終了して、「第３の制御」をおこなう。
第３の制御の内容は、「踏力モード」とする制御をおこなうことである。
第１実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図６に示すステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３の処理である。第２実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図６に示す処理に加えてクランク軸固定板回動モータ１１８の制御もおこなう。
また、第３の制御の内容は、第３実施形態の踏力発生部を利用する場合には、プランジャ７０に電流を流す処理である。
いずれの実施形態においても、「踏力モード」とする制御をおこなうことによって、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとは１８０度の角度を有することとなる。
そして、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒの各々のペダル１４に踏力を与えることができるようになる。

第２実施例では、このように、ブレーキ操作がされたと判断する場合（Ｙｅｓ）、または、走行速度信号Ｓｖｂが所定速度以下であると判断する場合（Ｙｅｓ）には、「踏力モード」とする制御をおこなうようにしている。
よって、ブレーキ操作をしない場合であっても、走行速度が下がってしまった場合には、二輪車に異常があるか走行路面に異常があるかは、別として、「踏力モード」とする制御をおこなって、より安全な走行モードとすることができる。

（第３実施例の二輪車の制御方法）
第３実施例の「自動走行モード」では、二輪車は、「電動アシストモード」で動作することを特徴とする。

図１５は、第３実施例の二輪車の制御方法を示すフローチャートである。図１５を参照して第３実施例の二輪車の制御方法について説明をする。第２実施例の「自動走行モード」で二輪車を走行させる場合には、操作入力部１６２の「第３自動走行モード」と表示された釦を押すことによって、制御部１６０は、図１５で示すフローチャートの処理を実行する。

ステップＳＴ６０では、制御部１６０は「第４の制御」をおこなう。
第４の制御の内容は、「電動アシストモード」とする制御をおこなうことである。
電動アシストモードでは、制御部１６０は、踏力トルクセンサ１５０で検出する踏力による回転駆動力の大きさよりも電動モータ１１４で発生する回転駆動力の大きさが小さい範囲で、踏力による回転駆動力の大きさに応じて電動モータ１１４から回転駆動力を発生させるようにする。

ステップＳＴ６１では、制御部１６０は、操作入力部１６２からの「足載モード」の設定を検知する。
例えば、「足載モード」の表示が操作入力部１６２に表示される。
操車者がこの表示に対応する釦を押した場合に操作入力部１６２からペダルモード設定信号Ｓｍｓが出力され、制御部１６０がペダルモード設定信号Ｓｍｓを検知する。

ステップＳＴ６２では、制御部１６０は「第１の制御」をおこなう。
第１の制御の内容は、「足載モード」に設定する処理である。
第１実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図７に示すステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４の処理、または、図１０に示すステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３６の処理である。第２実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図７、図１０の処理に加えてクランク軸固定板回動モータ１１８の制御もおこなう。
また、第１の制御の内容は、第３実施形態の踏力発生部を利用する場合には、プランジャ７０に流れる電流を切断する処理である。
いずれの実施形態においても、「足載モード」とする制御をおこなうことによって、クランク１３Ｌ、クランク１３Ｒが斜前下方向に所定角度で配置され、ペダル１４に両足を乗せる楽な姿勢を保つことができる。ここで、所定角度とは、例えば、１０度〜３０度の範囲である。
「電動アシストモード」で、第１の制御をおこなうのに適切な場合としては、坂道を下る場合がある。坂道では踏力を与える必要はないからである。

ステップＳＴ６３では、制御部１６０は、ブレーキレバー１０８からのブレーキ信号Ｓｂｋを検出する。
ブレーキ信号Ｓｂｋは、ブレーキレバー１０８が操作されるときに出力される。また、ブレーキレバー１０８が操作されることによって、従来の自転車におけると同様に、ブレーキシューが車輪に押圧され車輪の回転速度を落とす。

ステップＳＴ６４では、制御部１６０は、検出されたブレーキ信号Ｓｂｋによってブレーキ操作がされたか否かを判断する。
ブレーキ操作がされたと判断する場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳＴ６５へ移動する。
一方、ブレーキ操作がされたと判断しない場合（Ｎｏ）には、処理はステップＳＴ６３へ移動する。

ステップＳＴ６５では、制御部１６０は「第３の制御」をおこなう。
第３の制御の内容は、「踏力モード」とする制御をおこなうことである。
第１実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図６に示すステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３の処理である。第２実施形態の踏力発生部を利用する場合には、図６に示す処理に加えてクランク軸固定板回動モータ１１８の制御もおこなう。
また、第３の制御の内容は、第３実施形態の踏力発生部を利用する場合には、プランジャ７０に電流を流す処理である。
いずれの実施形態においても、「踏力モード」とする制御をおこなうことによって、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒとは１８０度の角度を有することとなる。そして、クランク１３Ｌとクランク１３Ｒの各々のペダル１４に踏力を与えることができるようになる。

ステップＳＴ６５の処理が終了すると処理はステップＳＴ６１に戻る。
そして、ステップＳＴ６１において、操作入力部１６２から「足載モード」に設定をする指示を出して、制御部１６０がこれを検知しない限り、「踏力モード」が維持される。

このような制御をおこなえば、電動アシストモードであっても踏力を与える必要がない場合には、「足載モード」として、楽な姿勢で走行し、危険回避のためにブレーキレバー１０８を操作した場合には、再び、「踏力モード」とすることによってより安全な走行を確保できる。ここで、ステップＳＴ６４におけるブレーキ操作がされたか否かの判断に際して、強いブレーキ操作（急ブレーキ操作）がされたときのみ、ブレーキ操作がされた（Ｙｅｓ）と判断するようにすれば、長い坂道でも軽いブレーキの作用を併用しながら、楽な姿勢で長時間の走行が可能となる。

なお、ブレーキ操作されたが、急ブレーキであるか否かの判断は、ブレーキの強度（ブレーキシューが車輪を押圧する強度）をブレーキレバー１０８から検出することによって可能となる。例えば、ブレーキレバー１０８にポテンショメータを取り付け、ブレーキの強度をアナログ電圧信号として取り出せるようにして、このような信号をブレーキ信号Ｓｂｋとして用いる。このようにすれば、制御部１６０で判断する、ブレーキ操作されたか否かの判断のレベルを自由に設定して、急ブレーキであるか否かを判断することができる。

上述した、実施形態では、自転車が二輪車であるとして説明をおこなってきたが、自転車が三輪車、四輪車である場合でも、以上説明した実施形態は応用することができる。

１二輪車、５フロントスプロケット、１１クランク軸、１２係合板、１３Ｌ、１３Ｒクランク、１４ペダル、１５クラッチ、１６凹部、２２両係合凹部、２３リターンスプリング、２５凸部、２６取付孔、３１取付孔、３２ローラ、３４スプリング、３５操作レバー機構、３７小鍔部、３９両内側凸部、４３外側凸部、４４レバー、４５ロックピン、４７ローラ、５５孔部、５６固定枢着ピン、５７ロッド連結孔、７０プランジャ、７１磁性体シャフト、７２巻線コイル、７４ロッド、１０６前輪、１０７後輪、１０８ブレーキレバー、１１０駆動力発生・制御部カバー、１１１回転軸、１１４電動モータ、１１５クラッチユニット、１１６クランク軸受部、１１６ａクランク軸受、１１８クランク軸固定板回動モータ、１１９ワンウェイクラッチ、１２０、１２１リアスプロケット、１２２アクセルレバー、１２３、１２４チェン、１２５テンショナ、１２６車軸、１２８ミドルスプロケット、１２９ばね収納部、１３０クランク軸、１３０ｂばね端部接続部、１３１、１３２プランジャ、１３１ａ、１３２ａ磁性体シャフト、１３３クランク軸固定板、１３３ａ貫通孔、１３４クランク軸固定板、１３４ａ貫通孔、１３５回動制限部材、１３６クランク軸、１３６ａクランク軸受、１３６ｂばね端部接続部、１３９ばね、１４１、１４２歯車、１４３回転軸受部、１４３ａ回転軸受、１４４シャフト、１４５圧電素子、１５０踏力トルクセンサ、１５１車輪回転速度計、１６０制御部、１６２操作入力部、Ｆフレーム、Ｓａｃ自動走行設定信号、アクセル信号Ｓａｌ、ブレーキ信号Ｓｂｋ、Ｓｄａ圧電素子駆動信号、Ｓｄｃクラッチ制御信号、Ｓｄｍモータ駆動信号、Ｓｄｐ１、Ｓｄｐ１プランジャ信号、Ｓｍｓペダルモード設定信号、Ｓｓｂ踏力トルク信号、Ｓｓｓ走行モード設定信号、Ｓｖｂ走行速度信号

Claims

車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるための回転駆動軸と、前記回転駆動軸から径方向に突出する左右の連結棒と、前記左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、前記回転駆動軸に対するいずれかの前記連結棒の位置を変更可能とした踏力発生部と、
前記車輪に回転駆動力を与えるための電動モータと、
前記車輪の回転を制動するブレーキと、
前記踏力発生部と前記電動モータとを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回転駆動軸に対する前記連結棒の位置を制御して、前記左右のペダルを斜前下方向となす第１の制御をおこない、
前記電動モータを制御して一定の走行速度で走行する第２の制御をおこない、
前記ブレーキが操作されたことを検出して、前記第１の制御および前記第２の制御を終了することを特徴とする自転車。
前記制御部は、さらに、走行速度を検出して、該走行速度が所定速度以下となったときには、前記第１の制御および前記第２の制御を終了することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記制御部は、
前記第１の制御および前記第２の制御を終了後に、
前記回転駆動軸に対する前記左右の連結棒の位置が相互に１８０度異なるように制御して、前記左右のペダルに踏力を付与できるようにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自転車。
車輪に対して踏力による回転駆動力を与えるための回転駆動軸と、前記回転駆動軸から径方向に突出する左右の連結棒と、前記左右の連結棒の各々の先端に支持された左右のペダルと、を有し、前記回転駆動軸に対するいずれかの前記連結棒の位置を変更可能とした踏力発生部と、
前記車輪に回転駆動力を与えるための電動モータと、
前記車輪の回転を制動するブレーキと、
前記踏力発生部の前記回転駆動軸に付与される踏力の大きさを検出する踏力トルクセンサと、
前記踏力発生部と前記電動モータとを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記踏力トルクセンサで検出する踏力による回転駆動力の大きさに応じて前記電動モータから回転駆動力を発生させるような電動アシストモードに設定し、
前記回転駆動軸に対する前記連結棒の位置を制御して、前記左右のペダルを斜前下方向となす第１の制御をおこない、
前記ブレーキが操作されたことを検出して、前記第１の制御を終了して、前記回転駆動軸に対する前記左右の連結棒の位置が相互に１８０度異なるように制御して、前記左右のペダルに踏力を付与できるようにすることを特徴とする自転車。
前記踏力発生部は、
前記回転駆動軸に対する前記連結棒の位置を電磁的手段によって変更することを特徴とする請求項１ないし請求項４の１項に記載の自転車。