JP2012218501A - 電動昇降式駐輪機 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ブレーキやメカ式位置決め機構を必要としない、簡易な機構で操作できる電動昇降式駐輪機を提供する。
【解決手段】自転車１ａを積載できる昇降フレーム２と、昇降フレーム２の一端を支持する支柱３と、昇降フレームを支柱に沿って昇降させる電動装置４とを備え、電動装置４が直流モータの出力回転を減速して取り出すセルフロック機構付きウォーム減速機とを備え、電動装置の動力取出し軸の回転に連動して上下動する吊り具の一端部が昇降フレームの支柱側端部に接続されると共に、吊り具の他端部が支柱に沿って昇降可能な重りに接続され、昇降フレームが上昇または下降時に当て止めすると、電流制御により直流モータを停止すると共に、セルフロック機構により昇降フレームの停止位置が保持される。
【選択図】図１

Description

この発明は電動昇降式駐輪機に関する。

自転車の駐輪場を効率的に利用するため、自転車を上下二段に駐輪する電動昇降式駐輪機が提案されている（例えば、特許文献１）。このような駐輪機は大都市近郊をはじめとする駅の駐輪場やマンションの駐輪場、レンタルサイクルの駐輪場などを中心に広く利用されている。特に、電動昇降式駐輪機は、重量約１８ｋｇのシティ車から重量約２５ｋｇの電動アシスト自転車が増加している近年、その必要性が増している。

しかしながら、従来の電動昇降式駐輪機は、自転車を電動で昇降させると共に、上昇位置や下降位置に位置検出器を設けて位置確認や停止制御をする必要があり、部品点数が多くなったり、機構が複雑になったり、価格が高くなったりするとい問題がある。このため、市販されている駐輪機の大部分は、電動昇降式駐輪機に比較して、安価な定荷重バネ昇降式駐輪機や跳ね上げ式駐輪機などの機械式駐輪機である。

一方、緩衝部材の圧縮変形を利用して歯車の回転が急激に停止される時に発生する衝撃力を吸収し、停止時は外力では回すことができないウォームセルフロック緩衝歯車機構を有する自動車用窓ガラス開閉モータが知られている（特許文献２）。
しかしながら、この自動車用窓ガラス開閉モータを１０〜数１０ｋｇある自転車を昇降させる電動昇降式駐輪機に応用しようとする試みはなされていない。自動車用窓ガラス開閉モータは過負荷を検知してモータを停止させると共に、異常時には逆回転させる機能が付加されているものが大部分である。また、自動車用窓ガラス開閉モータの出力軸は機械的強度不足であり、スプロケットにする必要もある。このため、自動車用窓ガラス開閉モータを機械式駐輪機のモータに直接適用できないという問題がある。

特開２００７−１０６２９１ 実用新案登録第２５３８２２２号

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、電磁ブレーキやメカ式位置決め機構を必要としない、簡易な機構で操作でき、従来の電動昇降式駐輪機に比較して安価な電動昇降式駐輪機の提供を目的とする。

本発明の電動昇降式駐輪機は、自転車を積載できる昇降フレームと、この昇降フレームの一端を支持する支柱と、昇降フレームを支柱に沿って昇降させる電動装置とを備える。 上記電動装置は、直流モータと、この直流モータの出力回転を減速して取り出すウォーム減速機とを備え、このウォーム減速機は直流モータの出力軸に連結されたウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールと、このウォームホイールに弾性部材を介して連結された動力取出し軸とを備え、上記ウォームと上記ウォームホイールとによりセルフロック機構を構成している。
上記電動装置の動力取出し軸の回転に連動して上下動する吊り具の一端部が上記昇降フレームの支柱側端部に接続されると共に、上記吊り具の他端部が上記支柱に沿って昇降可能な重りに接続されており、上記昇降フレームの上昇または下降時に、該昇降フレームの上昇または下降動作が当て止めされると、電流制御により上記直流モータを停止すると共に、上記セルフロック機構により上記昇降フレームの停止位置が保持されることを特徴とする。

本発明の電動昇降式駐輪機は、上記電動装置の動力取出し軸、またはこの動力取出し軸の回転に連動して回転する軸にスプロケットが取り付けられ、上記吊り具がこのスプロケットに掛け渡されるチェーンであることを特徴とする。

また、自転車を積載できる昇降フレームは、その一端が支持される支柱と反対側の端部に操作スイッチを設け、この操作スイッチは昇降フレームが足元にあるときは操作する人の足で、上方から下降させるときは操作する人の手で、それぞれ操作できる形状のスイッチであることを特徴とする。
また、上記操作スイッチからの信号を無線送信部を介して、支柱に設けられた無線受信部へ送信し上記直流モータを駆動させることを特徴とする。
また、上記電動装置は、太陽電池パネルを用いた電源システムであることを特徴とする。

本発明の電動昇降式駐輪機は、直流モータの出力回転を減速して取り出すウォーム減速機を電動装置が備えているので、ウォーム減速機のセルフロック機構で昇降フレームの停止位置が保持される。このため電磁ブレーキやメカ式位置決め機構が不要となり、簡易な機構で自転車の立体駐輪場ができる。
また、自転車を積載できる昇降フレームの端部に設けられる操作スイッチは昇降フレームが足元にあるときは操作する人の足で、上方から下降させるときは操作する人の手で、それぞれ操作できる形状のスイッチであるので、前屈姿勢もなく誰でも容易に駐輪操作ができる。

電動昇降式駐輪機を示す概要図である。 信号の経路および昇降フレームの動作を示す図である。 電動昇降式駐輪機の操作フロー図である。 電動装置の一例を示す図である。

本発明の電動昇降式駐輪機の一例を図１により説明する。図１（ａ）は電動昇降式駐輪機を示す概要図であり、図１（ｂ）はストッパの取り付け位置を変更した例である。
図１に示すように、電動昇降式駐輪機１は、自転車１ａを載せて上下させることができる昇降フレーム２を有している。昇降フレーム２には載せられた自転車１ａが倒れないための溝（図示を省略）や支えフレーム２ｃ、昇降フレーム２内で前後しないための止め具（図示を省略）が設けられ、昇降フレーム２の上昇および下降時に自転車１ａが落下しないで固定される構造を有している。
また、昇降フレーム２は、垂直に立設した支柱３に対して、昇降フレーム２が水平になるように一端２ａが支柱３に支持されて、他端２ｂが自由端となって昇降する。昇降フレーム２を水平に支持するために、車輪２ｄを有する台車２ｅに、断面Ｌ字型となるように昇降フレーム２の一端２ａ側を固定する。車輪２ｄが支柱３の内側に当接して回動することで昇降フレーム２が支柱３に支持されて昇降する。

支柱３の上部に昇降フレーム２を昇降させる電動装置４が設けられている。電動装置４は、その出力軸４ａの回転に連動して上下動する吊り具が設けられている。この吊り具としては、スプロケットとチェーン、ワイヤーとドラム、ベルトとプーリー等が挙げられる。これらの中で吊り具は、出力軸４ａに一体に取り付けられたスプロケット４ｂとこのスプロケット４ｂに掛け渡されたチェーン５とで構成されることが好ましい。スプロケット４ｂに掛け渡されたチェーン５の一端部５ａが昇降フレームの支柱側端部２ａ側に接続されると共に、掛け渡されたチェーン５の他端部５ｂが支柱に沿って昇降可能な重り６に接続されている。重り６には車輪２ｄ’が支柱３の内部面に当接して回動することで支柱３内をスムーズに昇降する。
重り６は、自転車１ａが載せられた昇降フレーム２を電動装置４の駆動力により昇降させるときに、電動装置４内の小型直流モータに大きな負荷をかけることなく、また、つるべ吊りしたシンプルな構造で昇降フレーム２を昇降させることができるバランス重りであることが好ましい。バランス重りの重量は昇降フレーム２および昇降させる自転車の重量の半分であることが好ましく、通常は略２０ｋｇである。

昇降フレーム２が上昇または下降時に支柱内部のストッパ７、または、駐輪場の下段に駐輪された自転車等の障害物に当て止めすると、電流制御により電動装置４内の直流モータが停止する。それと共に、ウォーム減速機のセルフロック機構により昇降フレーム２の停止位置が保持される。
当て止めするためのストッパ７ａ、７ｂとしては、当て止め時の衝撃を吸収するためと、当て止め時の衝突音を消すために、ゴム製ブロックであることが好ましい。ストッパ７ａ、７ｂは、支柱３の上部に取り付けられた電動装置４収納室の下部３ａの外側であってもよく（図１（ａ））、またはチェーン５の端部５ａ、５ｂ上部に設けてもよい（図１（ｂ））

車輪２ｄが設けられている台車２ｅ、昇降フレーム２を昇降させる電動装置４、重り６、ストッパ７等は、支柱３内に内蔵することが好ましい。内蔵することで、スペースやストロークの無駄を少なくすることができ、また、安全性および美観に優れる。

昇降フレーム２が支持される支柱と反対側の端部２ｂ、すなわち操作側端部に昇降フレーム２を上下動させる押ボタンスイッチ、モノレバースイッチ等の操作スイッチ８が設けられている。この操作スイッチ８は昇降フレームを上昇させるときは操作する人の足で操作できるフットスイッチであり、下降させるときは操作する人の手で操作できる手元スイッチである。また、図示を省略したリモートコントローラ式のスイッチであってもよい。

昇降フレーム２は電動で昇降するので、端部２ｂに操作スイッチ８を設けても操作する人Ｍの人力は不要であり、また、昇降フレーム２が駐輪場に着地したときは足で操作できるので、電動昇降式駐輪機を操作する人Ｍの前屈姿勢も必要でなく誰でも駐輪操作が容易にできる。なお、図１において１０は太陽電池パネルを用いた電源システムにおける太陽電池パネルが設置されている屋根である。
太陽電池パネルを用いた電源システムとしては、屋根１０に設置された太陽電池パネルから得られる直流電力をバッテリーを介して駐輪機１に供給する電源システムを挙げることができる。駐輪機の電動装置は小型直流モータを使用するので、インバーターなどを必要とせず、簡易な装置となる。また、バッテリーに貯蔵された電力で夜間でも駐輪機を操作できる。

図２は、操作スイッチ８のＯＮ−ＯＦＦに基づく信号の経路、および昇降フレーム２の動作を示す図である。
操作スイッチ８からの信号は信号線８ａにより有線で赤外線等を用いた無線送信部９ａに送られる。なお、リモートコントローラ式のスイッチの場合は、昇降フレーム２を上下動させる信号が無線により操作スイッチ８または無線送信部９ａに送られる。
支柱３内の上部には無線受信部９ｂが設けられる。無線送信部９ａおよび無線受信部９ｂを配置することにより支柱３内に信号線などの電線を取り回す必要がなくなる。

無線送信部９ａから赤外線などの無線で送信された操作スイッチ８のＯＮ−ＯＦＦ信号９ｃは無線受信部９ｂにて受信される。この無線受信部９ｂには、電動装置４を駆動するための制御部が内蔵されている。
制御部内の操作フロー図を図３に示す。図３において、Ｓ₁が昇降フレーム２の上昇または下降を設定する部分であり、Ｓ₂が当て止めにより停止した場合の操作フロー図である。
図３において、上昇および下降サイクル監視タイマの時間Ｔ₁およびＴ₂は５秒〜７秒に、モータ電流値が昇降電流の１５０％を超える時間Ｔ₃は０．１秒〜０．５秒にそれぞれ設定することが好ましい。

駐輪機の操作は、例えば、ＯＮ信号９ｃを無線受信部９ｂが受信すると、その信号で電動装置４が作動して、昇降フレーム２が図２に示す矢印Ａの上方向に上昇を開始する。それと共に予め定められたサイクル監視タイマの時間Ｔ₁をセットする処理を制御部が行なう。昇降フレーム２が矢印Ａの上方向に上昇しストッパ７ａに当て止まると昇降フレーム２が停止する。そのため、電動装置４内のモータに過電流が流れる。電動装置４内のモータの電流が昇降電流の１５０％を超えると、この電流値を検出して制御部内に取り込みモータへの電力供給を停止させる。それと共に予め定められたサイクル監視タイマの時間Ｔ₁をリセットする処理を制御部が行なう。なお、電動装置４内のモータの電流が昇降電流の１５０％を超えない場合でも、モータ運転時間がサイクル監視タイマの時間Ｔ₁を上回った場合はモータを停止させる。モータを停止させた状態でさらに上昇指示を入力すると、モータは一旦起動するが過電流検出ですぐに停止する。昇降フレーム２は見掛け上動かない。
昇降フレーム２が下降の場合は重り６がストッパ７ｂに当て止まることでモータの電流が変化するので以降上記同様のロジックとなる。
また、昇降フレーム２が上昇または下降時に障害物により当て止めする場合であっても、その位置でウォーム減速機のセルフロック機構により昇降フレーム２の停止位置が保持され、同時に上記フロー図によりモータへの電力供給を停止させる。

本発明は、昇降フレーム２の上昇および下降位置を当て止めすることで、従来用いられている昇降フレーム２の上下限を検出するためのセンサを必要としない。従来のセンサはセンサ自身や電気信号を取り出す配線にコストがかかりまた故障の原因にもなる。なお、昇降フレーム２の位置を外部に通知するなどの目的のためにセンサを設置することができる。

本発明の電動昇降式駐輪機１において、昇降フレーム２は通常は上昇した位置で待機していることが望ましい。上昇した位置で待機させることにより、下段の横行スライドを有効にすることができる。上昇した位置で待機させる方法としては、例えば、昇降フレーム２を下降させた後、設定時間後に自動的に上昇するオートリターン機能を選択することができる。

制御部を保全するため、昇降フレーム２の昇降回数や動作異常の回数を内部メモリに記憶し、保全するための専用ツールを接続することでそのメモリを読み込むことができる。また制御部間を通信回線で接続することにより遠隔監視や遠隔操作を行なう機能を持たせることができる。さらに、制御部は電動装置４のモータが回転中であることを警告する警告灯やブザーなどを接続するための接点を設けることができる。

本発明の電動昇降式駐輪機１の電源は、電動装置４の駆動部として小型直流モータを使用するので、バッテリーを介して太陽電池パネルより供給される電源を使用することができる。太陽電池パネルを用いることで配線コストを削減できる。また、日射条件など自家発電が困難な環境では商用電力を利用することができる。さらに、昇降時にモータに発生する回生エネルギーを利用して省エネルギーを図ることができる。
本発明は、複数個の電動昇降式駐輪機１を集合させて駐輪場を構築できる。例えば、１枚の太陽電池パネルで数台の駐輪機の電力を供給でき、複数の電動昇降式駐輪機１を横一列に配置した駐輪場とすることができる。

本発明に使用できる電動装置４の一例を図４に示す。図４（ａ）は電動装置４の正面図を、図４（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
電動装置４はウォーム減速機を備えている。このウォーム減速機において、定格１２Ｖまたは２４Ｖの小型直流モータ４１の出力軸からの回転動力はウォーム４２を介してウォームホイール４３に伝達される。ウォームホイール４３は、ウォーム４２と直接噛み合うウォームホイールに、図示を省略したゴム材などの弾性部材を介して係合する動力取出し軸４ａを有している。小型直流モータ４１の出力軸からの回転動力により、動力取出し軸４ａが回転する。この回転に伴い昇降フレーム２が上昇または下降する。昇降フレーム２が上昇しストッパ７ａに当て止まると、動力取出し軸４ａが急激に拘束される。軸４ａが急激に拘束されると、動力取出し軸４ａに係合している弾性部材が圧縮変形してウォームホイールおよび小型直流モータ４１とを保護すると共に、小型直流モータ４１に過電流が流れるので、上記操作フロー図に従ってモータの電源を停止する。図４（ａ）において、４４はスプロケット４ｂを支持する支持軸を示す。
また、ウォーム減速機は、ウォーム４２の進み角を歯面の摩擦角よりも小さく設定されているので、セルフロック機構により昇降フレーム２はその位置を保持する。

本発明の電動昇降式駐輪機は、電動装置のセルフロックで停止するので、電磁ブレーキや機械式位置決め機構が不要となる。また、上記電動装置はウォームホイールに内蔵している弾性材により出力軸がロックしても衝撃を吸収できる。さらに、電動式なので人力により昇降フレームを操作することはなく、前傾姿勢もなく誰でも操作できる。
太陽電池パネルを用いた電源システムにより電力が常時供給されるので、昇降フレームの昇降制御のみではなく、自転車盗難防止電磁ロックや電動アシスト自転車への充電も可能となる。

自転車の電動昇降式駐輪機として利用できる。また、自転車、電動アシスト自転車のレンタルシステムにも利用できる。

１ 電動昇降式駐輪機
２ 昇降フレーム
３ 支柱
４ 電動装置
５ チェーン
６ 重り
７ ストッパ
８ 操作スイッチ
９ 無線送受信部
１０ 太陽電池パネル設置屋根

Claims (5)

1. 自転車を積載できる昇降フレームと、この昇降フレームの一端を支持する支柱と、前記昇降フレームを前記支柱に沿って昇降させる電動装置とを備えてなる電動昇降式駐輪機であって、
   前記電動装置は、直流モータと、この直流モータの出力回転を減速して取り出すウォーム減速機とを備え、
   このウォーム減速機は前記直流モータの出力軸に連結されたウォームと、このウォームに噛み合うウォームホイールと、このウォームホイールに弾性部材を介して連結された動力取出し軸とを備え、前記ウォームと前記ウォームホイールとによりセルフロック機構を構成しており、
   前記動力取出し軸の回転に連動して上下動する吊り具の一端部が前記昇降フレームの支柱側端部に接続されると共に、前記吊り具の他端部が前記支柱に沿って昇降可能な重りに接続されており、
   前記昇降フレームの上昇または下降時に、該昇降フレームの上昇または下降動作が当て止めされると、電流制御により前記直流モータを停止すると共に、前記セルフロック機構により前記昇降フレームの停止位置が保持されることを特徴とする電動昇降式駐輪機。
2. 前記動力取出し軸またはこの動力取出し軸の回転に連動して回転する軸にスプロケットが取り付けられ、前記吊り具が前記スプロケットに掛け渡されるチェーンであることを特徴とする請求項１記載の電動昇降式駐輪機。
3. 前記昇降フレームは、その一端が支持される支柱と反対側の端部に操作スイッチを設け、この操作スイッチは昇降フレームが足元にあるときは操作する人の足で、上方から下降させるときは操作する人の手で、それぞれ操作できる形状のスイッチであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動昇降式駐輪機。
4. 前記操作スイッチからの信号を無線送信部を介して、前記支柱に設けられた無線受信部へ送信し前記直流モータを駆動させることを特徴とする請求項３記載の電動昇降式駐輪機。
5. 前記電動装置は、太陽電池パネルを用いた電源システムであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の電動昇降式駐輪機。

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