JP2607771Y2 - 補助力パック - Google Patents
補助力パックInfo
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- JP2607771Y2 JP2607771Y2 JP4456793U JP4456793U JP2607771Y2 JP 2607771 Y2 JP2607771 Y2 JP 2607771Y2 JP 4456793 U JP4456793 U JP 4456793U JP 4456793 U JP4456793 U JP 4456793U JP 2607771 Y2 JP2607771 Y2 JP 2607771Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chain
- motor
- torque
- sprocket
- voltage
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】搬送車。人力車の電気補助力装
置。カート
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【０００２】
【従来の技術】自転車等人力車にバッテリー、モータな
ど補助力を付け、坂道など人力に補助すれば良いことは
既に知られている。問題は、いかに小型で効率が良く、
実用的構成にするかにある。従来は、車軸やチェーンを
モータで駆動していた。一般的モータの回転数は車軸や
チェーンより速く、ギアなど設けて速度を落し、トルク
を稼いで駆動していた。つまり、相性が合っていない。
ギアなど設けることは２０％以上の損失を引き起こして
いる。また、広いトルク・回転数を得るため、自動変速
器など設けたものもあるが複雑さ、切り替えの不確実さ
が目立った。ＤＣサーボモータは性能はよいが、現在の
所、価格が高い。
ど補助力を付け、坂道など人力に補助すれば良いことは
既に知られている。問題は、いかに小型で効率が良く、
実用的構成にするかにある。従来は、車軸やチェーンを
モータで駆動していた。一般的モータの回転数は車軸や
チェーンより速く、ギアなど設けて速度を落し、トルク
を稼いで駆動していた。つまり、相性が合っていない。
ギアなど設けることは２０％以上の損失を引き起こして
いる。また、広いトルク・回転数を得るため、自動変速
器など設けたものもあるが複雑さ、切り替えの不確実さ
が目立った。ＤＣサーボモータは性能はよいが、現在の
所、価格が高い。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】できるだけトルクの小
さい場所を駆動し、ギアが少なくなる構成にし、効率を
あげる。自動変速器などもできるだけ省くか、小型・確
実にする。
さい場所を駆動し、ギアが少なくなる構成にし、効率を
あげる。自動変速器などもできるだけ省くか、小型・確
実にする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】図１は本考案による実施
概要図例であり、１は車輪タイヤ、２はチェーン、で、
従来の自転車のものである。３はモータ、４は駆動プー
リ、５はチェーン張力検出レバー、６は処理装置、７は
バッテリー、８はチェーン張力検出スプロケットであ
る。同図に基ずいて動作を説明すると、自転車のペタル
に強めの力が加わるとチェーン２が張ってきて、レバー
５が右回転する。このレバー５の位置や圧力を別途の光
−電気、または圧力−電気のセンサーにより電気信号に
変え、処理装置６に送る。
概要図例であり、１は車輪タイヤ、２はチェーン、で、
従来の自転車のものである。３はモータ、４は駆動プー
リ、５はチェーン張力検出レバー、６は処理装置、７は
バッテリー、８はチェーン張力検出スプロケットであ
る。同図に基ずいて動作を説明すると、自転車のペタル
に強めの力が加わるとチェーン２が張ってきて、レバー
５が右回転する。このレバー５の位置や圧力を別途の光
−電気、または圧力−電気のセンサーにより電気信号に
変え、処理装置６に送る。
【０００５】処理装置６は、送られた信号が設定値以上
だと、バッテリー７からのエネルギーでモータ３に電圧
を加え、（一方向）回転プーリ４に回転力を与える。チ
ェーン圧力が設定以下だと、モータに電力供給停止した
り、逆電圧を加える。モータに加わる電圧はペダルに加
わる力を軽減するように処理装置６で決められるので、
人間が扱い易い乗り物になる。
だと、バッテリー７からのエネルギーでモータ３に電圧
を加え、（一方向）回転プーリ４に回転力を与える。チ
ェーン圧力が設定以下だと、モータに電力供給停止した
り、逆電圧を加える。モータに加わる電圧はペダルに加
わる力を軽減するように処理装置６で決められるので、
人間が扱い易い乗り物になる。
【０００６】さて、普及型自転車で、人力の１／２を車
輪外周で補助するには、最大、６〜７Ｋｇの張力が必要
であり、もし、半径１ｃｍのプーリと直結のモータ３で
駆動すると、モータ３の出力は、６〜７Ｋｇ−Ｃｍのト
ルクと１０００ｒｐｍの回転力が必要である。（最大張
力時の速度＝３．８ｋｍとして）しかし、チェーンで補
助する場合に比較すると、約１０分の１のトルクで済
み、しかも、市販のＤＣモータ出力がこのオーダのトル
クなので、減速器（トルク変換）など不用になり、効率
のよい乗り物になる。
輪外周で補助するには、最大、６〜７Ｋｇの張力が必要
であり、もし、半径１ｃｍのプーリと直結のモータ３で
駆動すると、モータ３の出力は、６〜７Ｋｇ−Ｃｍのト
ルクと１０００ｒｐｍの回転力が必要である。（最大張
力時の速度＝３．８ｋｍとして）しかし、チェーンで補
助する場合に比較すると、約１０分の１のトルクで済
み、しかも、市販のＤＣモータ出力がこのオーダのトル
クなので、減速器（トルク変換）など不用になり、効率
のよい乗り物になる。
【０００７】図２は１方向回転スプロケット４の簡単な
例である。スプロケット４は車輪外周を直接駆動する場
合は、スプロケットは金属からなるプーリやローラとし
てもよい（図３のような付属物無しの時）。モータ軸と
固定のチャック１１は、一方向回転チャックであり、駆
動時にはスプロケット側のチャック１０と咬んで、４は
モータ３の軸と一体となり回転する。一方、車輪外周速
度がスプロケットの速度より早い（もしくは、モータ停
止のとき）ときは、４は空回りする。（一般にモータ
は、安価なＤＣモータを使用するため、保持トルクが負
担になり、自転車の軽走を妨げるのとブラシュ摩耗によ
るモータ寿命を下げるのを防ぐ）。
例である。スプロケット４は車輪外周を直接駆動する場
合は、スプロケットは金属からなるプーリやローラとし
てもよい（図３のような付属物無しの時）。モータ軸と
固定のチャック１１は、一方向回転チャックであり、駆
動時にはスプロケット側のチャック１０と咬んで、４は
モータ３の軸と一体となり回転する。一方、車輪外周速
度がスプロケットの速度より早い（もしくは、モータ停
止のとき）ときは、４は空回りする。（一般にモータ
は、安価なＤＣモータを使用するため、保持トルクが負
担になり、自転車の軽走を妨げるのとブラシュ摩耗によ
るモータ寿命を下げるのを防ぐ）。
【０００８】図３は、車輪外周に凹凸のあるベルト１２
を取り付けた例である。図３の左図はゴム、スポンジで
構成され、主にリムとの接触で摩擦抵抗を稼ぎ、右図は
タイヤに直に凹凸物質を吹き付け接着するか、ネットを
被ぶせてタイヤで耐えさせる。もちろん、このような付
属物なしでスプロケットをローラやプーリとしてリムや
タイヤを駆動してもよい。 （６ｋｇ−ｃｍ前後でロス少なく駆動できれば良い） しかしながら、ローラやプーリの直径は自転車の性格
上、あまり大きく出来ない。（３０ｃｍ前後が適当であ
る。）すると、タイヤやリムに付属物を付けずに一つの
ローラやプーリで駆動しても、接触面積が小いさいた
め、たとえ挟み付けても６ｋｇ−ｃｍ前後での駆動は難
しい。
を取り付けた例である。図３の左図はゴム、スポンジで
構成され、主にリムとの接触で摩擦抵抗を稼ぎ、右図は
タイヤに直に凹凸物質を吹き付け接着するか、ネットを
被ぶせてタイヤで耐えさせる。もちろん、このような付
属物なしでスプロケットをローラやプーリとしてリムや
タイヤを駆動してもよい。 （６ｋｇ−ｃｍ前後でロス少なく駆動できれば良い） しかしながら、ローラやプーリの直径は自転車の性格
上、あまり大きく出来ない。（３０ｃｍ前後が適当であ
る。）すると、タイヤやリムに付属物を付けずに一つの
ローラやプーリで駆動しても、接触面積が小いさいた
め、たとえ挟み付けても６ｋｇ−ｃｍ前後での駆動は難
しい。
【０００９】図４は２５のモータと２つのローラで駆動
する例である。タイヤとの接触面積が２倍になり、それ
ぞれ３ｋｇ前後で駆動すればよいので、効果は４倍近く
になる。２つのモータ３の出力軸は、それぞれ１方向回
転プーリまたはローラ４に直結され、バネ材１１により
モータの出力軸側が締め付けられている。このため、２
つのローラ４は車輪外周を挟み込み、スリップがすくな
い車輪駆動が可能になる。
する例である。タイヤとの接触面積が２倍になり、それ
ぞれ３ｋｇ前後で駆動すればよいので、効果は４倍近く
になる。２つのモータ３の出力軸は、それぞれ１方向回
転プーリまたはローラ４に直結され、バネ材１１により
モータの出力軸側が締め付けられている。このため、２
つのローラ４は車輪外周を挟み込み、スリップがすくな
い車輪駆動が可能になる。
【００１０】前述のように、図４のリム・スポーク・タ
イヤ等に付属物を付けて、さらにスリップ防止を施して
もよい。また、モータを１個にして出力軸をギア・ベル
ト等で２軸に分け車輪を駆動してもよい。（ただし、効
率は落ちる。）図５はモータの特性図であり、１５はト
ルクを示す横軸、１６は回転数、電流値を示す縦軸であ
る。１７は電流値直線、１８・１９・２０はそれぞれ、
電圧の大・中・小の時の回転数を示す直線である。
イヤ等に付属物を付けて、さらにスリップ防止を施して
もよい。また、モータを１個にして出力軸をギア・ベル
ト等で２軸に分け車輪を駆動してもよい。（ただし、効
率は落ちる。）図５はモータの特性図であり、１５はト
ルクを示す横軸、１６は回転数、電流値を示す縦軸であ
る。１７は電流値直線、１８・１９・２０はそれぞれ、
電圧の大・中・小の時の回転数を示す直線である。
【００１１】このモータをどのように処理装置６が動か
すのか説明する。まず、チェーン２の速度は、（補助力
を加えるときは）車輪の速度に比例し、チェーン２の張
力（以下張力と呼ぶ）はペタルを漕ぐ力に比例する。張
力が決まると補助するトルクも決まり、図５からその時
の回転数（速度）直線に相当する電圧が決定され、この
電圧をモータに加えればよい。たとえば、同図で同じ補
助力を要求されても、そのときの車輪速度が速ければ直
線２０から１６に移るので、大きな電圧をモータ６に加
えればよい。もちろん、このときのトルク、電圧点は最
大効率点とは限らないので、補助するトルクを理想点か
らずらし、効率優先の電圧にしてもよい。また、ＤＣモ
ータをＤＣサーボモータとしてもよい。
すのか説明する。まず、チェーン２の速度は、（補助力
を加えるときは）車輪の速度に比例し、チェーン２の張
力（以下張力と呼ぶ）はペタルを漕ぐ力に比例する。張
力が決まると補助するトルクも決まり、図５からその時
の回転数（速度）直線に相当する電圧が決定され、この
電圧をモータに加えればよい。たとえば、同図で同じ補
助力を要求されても、そのときの車輪速度が速ければ直
線２０から１６に移るので、大きな電圧をモータ６に加
えればよい。もちろん、このときのトルク、電圧点は最
大効率点とは限らないので、補助するトルクを理想点か
らずらし、効率優先の電圧にしてもよい。また、ＤＣモ
ータをＤＣサーボモータとしてもよい。
【００１２】図６はチェーンの張力や速度を検出するも
う一つ（別の）の機構図である。８はチェーンスプロケ
ット、２２は帯（白・黒または磁気の仕切り）の入った
センサー用円板、２３はバネ、２４はセンサー（光、磁
気等）である。同図に従って動作を説明すると、スプロ
ケット８はバネ２３によりチェーン２をたわませながら
回転している。いま、ペダルに力が加わると８は支点Ａ
を中心に上がり、反対にスプロケット８に直結して回転
するセンサー用円板２２は下がる。２２の帯をセンサー
２４で電気信号に変換すると（帯の幅一定の場合）、帯
があるとする時間と帯がないとする時間の比率が（ペダ
ルに加わる力により）変化する。２２の帯が外周に向か
うに従って細くなっているのは、帯があるとする時間幅
（ＨＩＧＨパルス幅）を０から滑らかに増加できるよう
にするためである。
う一つ（別の）の機構図である。８はチェーンスプロケ
ット、２２は帯（白・黒または磁気の仕切り）の入った
センサー用円板、２３はバネ、２４はセンサー（光、磁
気等）である。同図に従って動作を説明すると、スプロ
ケット８はバネ２３によりチェーン２をたわませながら
回転している。いま、ペダルに力が加わると８は支点Ａ
を中心に上がり、反対にスプロケット８に直結して回転
するセンサー用円板２２は下がる。２２の帯をセンサー
２４で電気信号に変換すると（帯の幅一定の場合）、帯
があるとする時間と帯がないとする時間の比率が（ペダ
ルに加わる力により）変化する。２２の帯が外周に向か
うに従って細くなっているのは、帯があるとする時間幅
（ＨＩＧＨパルス幅）を０から滑らかに増加できるよう
にするためである。
【００１３】図７はチェーンの張力および速度が変化し
たときのセンサー２４の出力波形を示したものである。
同図では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つ例を示し、それぞれ横
軸は時間、縦軸は電圧を示す。チェーン２の張力が増す
と、Ａ→Ｃ，Ｂ→Ｄに移行し、（つまり、周期は変化し
ないが、ＨＩＧＨ電圧が増し）、速度が増すとＡ→Ｂ，
Ｃ→Ｄに移行する。（つまり、ＨＩＧＨ・ＬＯＷ電圧比
率は変化しないが、周期が早くなる。） このように、センサー円板に帯を設けるだけで、チェー
ン圧力と速度を計測でき、しかも、センサー出力波形は
すでにモータ駆動のいわゆるＰＷＭ波形になっているの
で、処理装置は簡単になる。
たときのセンサー２４の出力波形を示したものである。
同図では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４つ例を示し、それぞれ横
軸は時間、縦軸は電圧を示す。チェーン２の張力が増す
と、Ａ→Ｃ，Ｂ→Ｄに移行し、（つまり、周期は変化し
ないが、ＨＩＧＨ電圧が増し）、速度が増すとＡ→Ｂ，
Ｃ→Ｄに移行する。（つまり、ＨＩＧＨ・ＬＯＷ電圧比
率は変化しないが、周期が早くなる。） このように、センサー円板に帯を設けるだけで、チェー
ン圧力と速度を計測でき、しかも、センサー出力波形は
すでにモータ駆動のいわゆるＰＷＭ波形になっているの
で、処理装置は簡単になる。
【実施例】図４
【００１５】本考案によれば、チェーン張力と速度をデ
ィジタルで確実に検出でき、この信号によりモータ直結
の安価な補助力パックが実現できる。自転車、三輪車、
カート、車椅子など人力車に適用でき、おおげさに言え
ば、坂道の多い街の歩行者文化を発展できる。
ィジタルで確実に検出でき、この信号によりモータ直結
の安価な補助力パックが実現できる。自転車、三輪車、
カート、車椅子など人力車に適用でき、おおげさに言え
ば、坂道の多い街の歩行者文化を発展できる。
図１：助力パック 概要図 図２：１方向回転チャック付きスプロケット（プーリ） 図３：車輪外周の付属物 図４：２モータ方式助力パック例 図５：モータ特性図 図６：チェーン張力・速度検出機構 図７：センサー出力波形
１：車輪外周 ２：チェーン ３：モータ ４：スプロケット（ローラ、プーリ） ５：センサーレバー ６：処理装置 ７：バッテリー ８；センサースプロケット ９：チャック（モータ側） １０：チャック４ １１：押えバネ １２：凹凸ベルト １３；爪 １４：フック １５：横軸（トルク） １６：縦軸（回転数・電流・効率） １７：電流直線 １８：回転数（電圧：大） １９：回転数（電圧：中） ２０：回転数（電圧：小） ２２：帯 ２３：バネ ２４：センサー Ａ：支点
Claims (1)
- 【請求項】チェーンを介して人力を車軸に伝達し、人力
によってチェーンに加えられるトルクと車速とに基づい
てモータによって補助駆動力を加える人力車において、 チェーンに噛み合い、人力がチェーンに加えるトルクに
応じて上下するチェーンの動きに合わせて動くチェーン
スプロケットと、 一端に前記チェーンスプロケットが回動自在に棒状部材
に軸止され、該棒状部材の他端部に軸止されて前記チェ
ーンスプロケットと同じ回転数で回転するセンサー用円
板と、 前記チェーンスプロケットの上下動に応じて、前記セン
サー用円板が上下動する向きに棒状部材を付勢するバネ
とを有し、 前記センサー用円板は、中心から放射状に配置された半
径方向外方へ向かうに従って幅が狭くなる複数の帯から
形成され、車体に取り付けられた検出手段によって、該
帯が前記検出手段の検出範囲にある時間幅とない時間幅
を検出し、その出力波形から検出された車速と人力によ
ってチェーンに加えられるトルクとに基づいて補助駆動
力を加える補助力パック
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456793U JP2607771Y2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 補助力パック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4456793U JP2607771Y2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 補助力パック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH076079U JPH076079U (ja) | 1995-01-27 |
| JP2607771Y2 true JP2607771Y2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=12695083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4456793U Expired - Fee Related JP2607771Y2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 補助力パック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2607771Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2670243B2 (ja) * | 1995-03-01 | 1997-10-29 | システマティック株式会社 | 移動機器駆動装置 |
| JP4669110B2 (ja) | 2000-07-12 | 2011-04-13 | 大越 久雄 | 平行二軸駆動装置 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP4456793U patent/JP2607771Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076079U (ja) | 1995-01-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |