JP3054399B2 - 電動モータ付き自転車 - Google Patents

電動モータ付き自転車

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JP3054399B2
JP3054399B2 JP10156460A JP15646098A JP3054399B2 JP 3054399 B2 JP3054399 B2 JP 3054399B2 JP 10156460 A JP10156460 A JP 10156460A JP 15646098 A JP15646098 A JP 15646098A JP 3054399 B2 JP3054399 B2 JP 3054399B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人力による人力駆動系
と電動モータによる電気駆動系とを並列に設け電動モ−
タの駆動力を人力による駆動力の変化に対応して制御す
るようにした電動モータ付き自転車に関するものであ
る。
【0002】
【発明の背景】人力による駆動力を検出し、この駆動力
の増減に対応して電動モ−タの駆動力を制御する自転車
が公知である(例えば特開平2−74491号)。すな
わち足踏みペダルから入力される踏力を検出し、人力の
負担が大きい時には電動モ−タの駆動力も増やすように
して人力の負担を減らすものである。
【0003】この場合自転車を手で押して歩行する場合
には、ペダルから踏力が加えられないから電動モ−タの
駆動力は全く発生しない。しかしこの自転車は電池やモ
−タなどが装備されているため自転車に比べて車重も重
くなり、手押しによる歩行には負担が大きいという問題
がある。
【0004】またこの種の自転車では電動モ−タの出力
も補助的なものであるから、勾配の大きい登り坂では自
転車から降りて手で押して歩かねばならない状況も発生
する。この場合車重が大きいため手押しによる歩行には
相当大きな労力を要するという問題もある。
【0005】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、手で押して歩く場合、特に急坂を押して登
る場合などに電動モ−タの駆動力を利用して軽く押して
歩け、この時にペダルが回転せずに押し歩きし易くした
電動モ−タ付き自転車を提供することを目的とする。
【0006】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、人力による
人力駆動系と電動モータによる電気駆動系とを並列に設
け、前記人力駆動系の人力駆動力を検出して前記電動モ
−タの出力を制御するようにした電動モ−タ付き自転車
において、車体を手で押しながら歩く状態を判別する押
し歩き判別手段と、押し歩きの状態で前記電動モ−タを
押し歩き速度に制御するコントロ−ラと、前記人力駆動
系および電気駆動系にそれぞれ別々に設けた一方向クラ
ッチとを備えることを特徴とする電動モータ付き自転車
により達成される。
【0007】ここに押し歩き判別手段は、車体に取付け
た手動操作スイッチで形成することができる。また自動
的に押し歩き状態を検知する自動検知回路で形成するこ
とができる。さらにこれら手動操作スイッチと自動検知
回路の両者を備えるものであってもよい。自動検知回路
は、人力駆動力に基づき押し歩きを判別するものとする
ことができる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例の概念図、図2はそ
の動作説明図、図3は動力系統図である。
【0009】図1において、符号10はメインフレ−ム
であり、ヘッドチュ−ブ12から斜下後方へのびて後輪
14の車軸に至る。このメインフレ−ム10の中央付近
にはシ−トチュ−ブ16が固着され、このシ−トチュ−
ブ16の上部にはサドル18を保持するシ−トポスト2
0が取付けられている。シ−トチュ−ブ16の下部には
ボトムブラケット22が取付けられている。
【0010】ボトムブラケット22とメインフレ−ム1
0の後端とは左右一対のリヤステ−24で連続されてい
る。右側のリヤステ−(図示せず)には駆動軸26(図
3)が挿通され、ボトムブラケット22に保持されたク
ランク軸28の回転は一方向クラッチ30(図3)とこ
の駆動軸26とを介して後輪14に伝えられる。すなわ
ちシャフトドライブ式の人力駆動系が形成される。
【0011】クランク軸28の両端にはクランク32が
取付けられ、このクランク32に足踏みペダル34が取
付けられている。
【0012】シートチューブ16の下部には筒状のモー
タケース16aが形成され、このモータケース16aの
中に電動モータ36が収容されている。このモータ36
は例えば永久磁石式のステータを有する直流モータで形
成され、そのロータの回転軸はシートチューブ16とほ
ぼ平行になっている。このロータの回転は一方向クラッ
チ38(図3)、遊星歯車機構などを用いた減速機40
を介して駆動軸26、後輪14に伝えられる。この結果
クランク軸28から入力される人力駆動系と、モータ3
6による電気駆動系とが並列に設けられることになる。
【0013】図1で42はコントローラ、44は充電可
能な電池であり、これらはメインフレ−ム10の中に収
容されている。46はヘッドパイプ12に回動自在に保
持された前フォ−ク、48は同じく操向ハンドルバ−、
50は前フォ−ク46に取付けられた前輪である。
【0014】モ−タ36の駆動力は、人力の駆動力すな
わちペダル34の踏力により制御される。例えば人力に
よる駆動系に遊星歯車機構を介在させてこの駆動反力を
遊星歯車機構の途中から検出する構造のトルク検出器5
2(図3)を用いて駆動トルクTを検出し、この駆動ト
ルクTの増減に対応してコントローラ42はモータ36
の電流を増減させるように構成することができる。
【0015】なお本発明で用いるモータ36としては前
記の永久磁石式直流モータ以外のもの、例えば直巻直流
モータ等であってもよい。またコントローラ42は例え
ば直流電圧のオン・オフの時間比(デュ−ティ−比)を
トルクTに応じて変化させるチョッパ方式のものが使用
できる。図1において54は、電池44とコントロ−ラ
42との間に介在するメインキ−スイッチである。
【0016】次に手で車体を押しながら歩く状態すなわ
ち押し歩き状態を判別するための押し歩き判別手段60
を説明する。この手段60は次の3条件を満たす時に自
動的に押し歩きであると判別する自動検知回路で形成す
ることができる。すなわち人力の駆動トルクTが0で
あること、車速Vが前進方向に一定速V0 以上である
こと、ハンドルバ−48のグリップを握っているこ
と、の3つの条件である。
【0017】条件は駆動トルクTを比較器62で0と
比較することにより判別される。条件は前輪50に設
けた速度センサ64(図1)により検出した前進時の車
速Vを、設定器66で設定した一定速V0 (約1〜2Km
/hが望ましい)と比較器68で比較することにより判別
される。条件はハンドルバ−48の少くとも一方のグ
リップに設けたグリップスイッチ70により判別され
る。
【0018】これら条件、、はそれぞれの条件を
満たす時にオン信号を出力し、これら3つのオン信号が
揃うとアンド回路72は押し歩き状態であると判断して
オン信号を出力する。
【0019】なおこの実施例では、押し歩き状態の間で
もブレ−キがかけられるとこの状態を解除する解除スイ
ッチ74を設け、このスイッチ74により電源とアンド
回路72の入力端との間に介在する常閉接点74Aを開
閉する。すなわちこのスイッチ74は、ブレ−キをかけ
た時に常閉接点74Aを開路し、アンド回路72に送る
信号をオフにする。このオフ信号によってアンド回路7
2は他の条件、、に関係なく押し歩き状態を示す
出力信号をオフにする。
【0020】このアンド回路72の出力信号は押し歩き
用のコントロ−ラ42Aに入力される。このコントロ−
ラ42Aは、人が歩行する速度よりやや遅い速度V
1(2〜3Km/h位)に車速Vを制御する。例えば速度セ
ンサ64が出力する車速Vを示す信号を用いて車速Vが
この一定速度V1 になるようにモ−タ電流を制御しモ−
タ駆動力TM を制御する。
【0021】この結果条件、、が揃いかつブレ−
キがかけられていなければ、押し歩き用コントロ−ラ4
2Aは車速Vを一定V1 に保ちつつ自走させる。これら
の条件、、のいずれかが満たされなくなるか、ブ
レ−キがかけられればモ−タ駆動はオフとなり車速Vは
下がる(図2参照)。
【0022】この発明の押し歩き判別手段60は種々の
ものが可能である。例えば図1の実施例で比較器68の
オン信号を遅らせるタイマ68Aを設け、速度Vが一定
速V 0 以上になってから一定時間内t0 後に条件が満
たされるように構成してもよい。図2の仮想線はこの場
合の動作を示す。
【0023】またハンドルバ−48あるいはサドル18
等に手押しによる登坂時に手動で操作する専用の手動操
作スイッチ76、76Aで形成される押し歩き判別手段
を設け、このスイッチ76あるいは76Aがオンの時だ
け押し歩き用コントロ−ラ42Aを作動させて車速を一
定V1 に保つように構成してもよい。
【0024】図4は他の実施例の概念図、図5はその動
作説明図である。この実施例では、前記図1の実施例に
おける条件のグリップスイッチ70に代えて、車体の
傾斜角θを検出する条件を用いる。すなわち車体に傾
斜角センサ80を設け、この傾斜角θが所定勾配θ0
上の角度になることから登坂中であると判断する。図4
で82は勾配θ0 の設定器、84は比較器である。他の
部分は図1と同様であるからその説明は繰り返さない。
なおブレ−キにより開路される常閉接点74A(図1)
を設けてもよいのは勿論である。
【0025】以上の実施例では押し歩き用コントロ−ラ
42Aは車速Vを一定速度V1 に速度制御するが、モ−
タ電圧を一定の低電圧に制御して低速で駆動させるよう
に構成したり、他の制御方式であってもよい。
【0026】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、押し歩
き状態を検出して電動モ−タを押し歩き速度で駆動する
ものであるから、車体を手で押しながら歩行する場合に
電動モ−タを補助力として利用しながら車体を軽い力で
押すことができる。従って特に手押しにより登坂する時
に歩行が非常に楽になる効果がある。この時、人力駆動
系と電気駆動系にはそれぞれ別々に一方向クラッチを有
するため、電動モータの回転は人力駆動系のペダルに伝
わらず、ペダルが回転しない。このため押し歩き時にペ
ダルが運転者の身体に接触しにくくなり、車体の取り回
しに都合がよい。
【0027】押し歩き判別手段は、車体に取付けた手動
操作スイッチで形成することができ(請求項2)、自動
的に押し歩き状態を検知する自動検知回路で形成するこ
ともできる(請求項3)。またこの押し歩き判別手段
は、これら手動操作スイッチと自動検知回路との両者を
備えるものであってもよい(請求項4)。自動検知回路
は、人力駆動力に基づいて押し歩き状態を判別するもの
が使用可能である(請求項5)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概念図
【図2】その動作説明図
【図3】動力系統図
【図4】他の実施例の概念図
【図5】その動作説明図
【符号の説明】
30、38 一方向クラッチ 34 ペダル 36 電動モ−タ 42A 押し歩き用のコントロ−ラ 52 人力駆動力を検知するトルク検出器 60、60A 押し歩き判別手段(自動検知回路) 76、76A 押し歩き判別手段を形成する手動操作ス
イッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62M 23/02 H02P 7/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力による人力駆動系と電動モータによ
    る電気駆動系とを並列に設け、前記人力駆動系の人力駆
    動力を検出して前記電動モ−タの出力を制御するように
    した電動モ−タ付き自転車において、車体を手で押しな
    がら歩く状態を判別する押し歩き判別手段と、押し歩き
    の状態で前記電動モ−タを押し歩き速度に制御するコン
    トロ−ラと、前記人力駆動系および電気駆動系にそれぞ
    れ別々に設けた一方向クラッチとを備えることを特徴と
    する電動モータ付き自転車。
  2. 【請求項2】 押し歩き判別手段は、車体に取付けた手
    動操作スイッチで形成される請求項1の電動モータ付き
    自転車。
  3. 【請求項3】 押し歩き判別手段は、押し歩き状態を自
    動的に検知する自動検知回路で形成される請求項1の電
    動モータ付き自転車。
  4. 【請求項4】 押し歩き判別手段は、車体に取付けた手
    動操作スイッチと、押し歩き状態を自動的に検知する自
    動検知回路とを備える請求項1の電動モータ付き自転
    車。
  5. 【請求項5】 自動検知回路は、人力駆動系の人力駆動
    力に基づいて押し歩き状態を判別する請求項3または4
    の電動モータ付き自転車。
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DE102014200173A1 (de) 2014-01-09 2015-07-09 Robert Bosch Gmbh Antriebssystem für ein pedalbetreibbares Fahrzeug und Verfahren zur Erfassung des Zustands eines Pedalantriebs
JP6226826B2 (ja) * 2014-06-26 2017-11-08 ヤマハ発動機株式会社 電動補助自転車
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DE102021203172B4 (de) 2021-03-30 2024-05-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Steuern eines Elektrofahrrads sowie Elektrofahrrad

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