JP3123934B2 - 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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JP3123934B2 JP08262345A JP26234596A JP3123934B2 JP 3123934 B2 JP3123934 B2 JP 3123934B2 JP 08262345 A JP08262345 A JP 08262345A JP 26234596 A JP26234596 A JP 26234596A JP 3123934 B2 JP3123934 B2 JP 3123934B2
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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、人力による駆動系と電
動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータの駆
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】
【従来の技術】人力による駆動力を検出し、この駆動力
が設定値以上になった時に電動モータを作動させるもの
が公知である(特開昭57−74285号)。すなわち
人力の負担が大きい時には電動モータの駆動力を付加す
ることにより人力の負荷を減らすものである。
【0003】しかしこの既提案のものでは、人力により
駆動されるクランク軸と、モータの軸(モータ軸)と、
人力およびモータの駆動力が並列的に伝えられる合力軸
とが、互いに平行でかつ車体前後に分離して別々に並設
されていた。このため駆動装置が車体前後方向に大型化
するという問題があった。
【0004】またこの既提案のものは、モータの回転を
モータと一体の減速機で減速した後、スプロケットとチ
ェーンでさらに減速して合力軸と同軸上に設けた遊星増
速機に入力している。このためモータ回転を二度減速し
てから遊星増速機で増速するという極めて非効率的な回
転伝達を行うことになるばかりでなく、大型化もし易
い。
【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、駆動装置全体の小型化に適する電動モータ
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、人力駆動系
と電気駆動系とを並列に設け、人力による駆動力の変化
に対応して前記電気駆動系の出力を制御する電動モータ
付き自転車において、前記人力駆動系のクランクペダル
により駆動されるクランク軸と、このクランク軸に同軸
かつ回転自在に保持され後輪の伝動系に連結された合力
軸と、前記クランク軸に同軸に設けられその外輪および
太陽輪の一方を回転輪とし他方を固定輪として回転輪が
前記合力軸に連結され遊星輪がクランク軸に連結された
遊星増速機と、前記合力軸を駆動する電気駆動系のモー
タと、前記遊星増速機の固定輪に固定されたトルク応動
レバーと、このトルク応動レバーに作用する人力駆動系
の反力から人力駆動トルクを検出するトルクセンサとを
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】ここにトルク応動レバーに人力駆動系の反
力に対向する復帰習性を付与する復帰ばねを設け、この
復帰ばねをクランク軸の下方に配設するのが望ましい。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例の側面図、図2はそ
の動力系統図、図3はその動力系の展開図、図4は踏力
の検出部を示す側面図、図5はそのV−V線断面図であ
る。
【0009】図1において、符号10はメインフレーム
であり、ヘッドパイプ12から斜下後方へのびて後輪1
4の車軸に至る。このメインフレーム10にほぼ直交す
るようにシートチューブ16が固着され、このシートチ
ューブ16の上端にはサドル18を支持するシートポス
ト20が固定されている。
【0010】シートチューブ16の下部には下に開いた
筒部16aが形成され、この中に電動モータ22が収容
される。シートチューブ16の下端には動力ユニット2
4が固定されている。この動力ユニット24はボトムブ
ラケットケース(以下BBケースという)26と、この
BBケース26から後方へのびるリヤステー28とを備
え、このリヤステー28の後端には後輪14が固定され
ている。なお右側のリヤステー28(図3)には駆動軸
30が挿通される。
【0011】次に動力ユニット24を説明する。図1、
3においてBBケース26にはクランク軸32が貫挿さ
れ、その両端にクランク34が固定されている。クラン
ク34にはクランクペダル36、36が取付けられてい
る。
【0012】後輪14の車軸38の左端は、左のリヤス
テー28に固着したエンドプレート28aに固定され、
この車軸38の右端は右のリヤステー28に固定された
傘歯車ケース40に固定されている。車軸38にはハブ
42が回転自在に保持され、このハブ42には駆動軸3
0の回転が傘歯車機構44を介して伝えられる。なお傘
歯車機構44とハブ42との間には公知のフリーホイー
ル(一方向クラッチ、図示せず)が設けられている。
【0013】前記電動モータ22はBBケース26に上
から図3に示すように嵌合されて固定され、そのモータ
軸22aはクランク軸32に直交しかつ車体幅方向中央
付近に位置する。BBケース26は、シートチューブ1
6の筒部16a内にこのモータ22を下から挿入するよ
うにして筒部16aに嵌合され、4本のボルト46(図
3参照)によって結合される。
【0014】このモータ22の回転は図3に示すよう
に、一方向クラッチ48、遊星減速機50、小傘歯車5
2、大傘歯車54を介して、クランク軸32に同軸かつ
回転自在に保持された筒型の合力軸56に伝えられる。
この合力軸56の回転はさらに傘歯車機構58によって
前記駆動軸30に伝えられ、さらに後輪14に伝えられ
る。
【0015】モータ22を停止してペダル36の踏込み
による人力駆動系のみで走行する時には、合力軸56の
回転は一方向クラッチ48があるためモータ22へ伝わ
らない。なお前記遊星減速機50は公知のものであり、
モータ22により回転される太陽輪(サンギヤ)とBB
ケース26に固定された外輪(リングギヤ)との間にあ
ってこれらに噛合する遊星輪(遊星ギヤ)の公転を小傘
歯車52に伝えるものである。
【0016】一方ペダル36から人力により入力される
回転は、クランク軸32、一方向クラッチ60、遊星増
速機62を介して合力軸56に伝えられ、さらに傘歯車
機構58、駆動軸30などを介して後輪14に伝えられ
る。走行中にペダル36を逆転させた時には、一方向ク
ラッチ60があるためクランク軸32の回転は合力軸5
6に伝わらない。ここに傘歯車機構58および駆動軸3
0、傘歯車機構44は後輪14の伝動系を形成するもの
であり、クランク軸32に略直交しかつモータ軸22a
を通る車体前後方向の平面Aの右側に位置する(図3参
照)。
【0017】遊星増速機62は図3、5に示すように、
大傘歯車54と一体化された合力軸56に固定された外
輪(リングギヤ)62aと、トルク応動レバー64に固
定された太陽輪(サンギヤ)62bと、これらの間に介
在する遊星輪(遊星ギヤ)62cとを備える。クランク
軸32はこの遊星輪62cを一方向クラッチ60を介し
て公転させる。この実施例では外輪62aが合力軸56
に連結される回転輪となり、太陽輪62bが人力駆動力
の反力を受ける固定輪となっている。
【0018】なおトルク応動レバー64は、ペダル36
による人力駆動時、駆動トルクの変化に応じて変位する
トルク応動機構65の一部を構成するものであり、人力
駆動時太陽輪62bに加わる反力により回動する。この
トルク応動機構65は前記平面Aの左側に位置する。
【0019】すなわちこのトルク応動機構65のレバー
64は、図4、5に示すように外輪62aの外径側へ延
出する2つの突起64a、64bを持ち、一方の突起6
4aはストッパ66に当接して図3で時計方向への回
転、換言すればペダル36の踏力が加わる方向と逆方向
の回転を規制する。突起64bには他の第2のレバー6
8が当接し、レバー64の反時計方向の回転によってこ
の第2のレバー68が時計方向に回転する。
【0020】この第2のレバー68には、復帰ばね70
により人力駆動系の反力に対向する向きの復帰習性が付
与される。すなわちレバー64は図4で時計方向への復
帰習性が付与される。そしてこの第2のレバー68の回
転量はトルクセンサとしてのポテンショメータ72に伝
えられる。この結果ペダル36の踏力に比例してレバー
64が図4で反時計方向に回動し、第2のレバー68が
時計方向に回動するから、この踏力すなわち人力による
駆動トルクがポテンショメータ72の回転量から求めら
れる。
【0021】ここに復帰ばね70は図1、4から明らか
なようにBBケース26の下部、すなわちリヤステー2
8の下方に位置している。このため車体の下方に開いた
空間からこの復帰ばね70の調整が可能になり、整備性
が良好になる。
【0022】図1で80は鉛電池などの充電可能な電
池、82はコントローラであり、これらは前記メインフ
レーム10のヘッドパイプ12とシートチューブ16と
の間に収容されている。
【0023】ポテンショメータ72で検出したトルクT
はコントロ−ラ82に入力され、このコントロ−ラ82
はこの踏力によるトルクTに基づいてモータ電流を制御
し踏力の増減に対応して増減するモータトルクTM を発
生させる。
【0024】以上の実施例は駆動軸30を用いたシャフ
トドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆動す
るが、本発明は合力軸56にスプロケットを固定してチ
ェ−ンドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆
動するものであってもよい。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、クラン
ク軸上に合力軸と遊星増速機とを同軸に設けたから、ク
ランク軸と合力軸および遊星増速機が前後に分かれるこ
とがなく、駆動系全体の小型化が図れる。また人力駆動
系にはクランク軸と同軸に遊星増速機を設け、その外輪
および太陽輪の一方を回転輪とし他方を固定輪とし、こ
の合力軸に連結すると共にこの回転輪をモータで回転す
るから、モータの回転は遊星増速機で増速することなく
合力軸に伝えられることになる。このため効率的な回転
伝達が可能になり、駆動系の小型化に一層適する。
【0026】さらに遊星増速機の固定輪にトルク応動レ
バーを固定して、この回転輪に加わる人力駆動系の反力
をトルクセンサで検出することにより、人力駆動トルク
を検出するから、遊星増速機自身をトルク検出にも兼用
することができ、一層小型化に適する。またこの場合に
は遊星増速機があるため後輪の伝動系、特に傘歯車やス
プロケットなどを小径化でき、一層小型化に適する。
【0027】人力駆動系の反力に対向する復帰習性をト
ルク応動レバーに付与するための復帰ばねを、クランク
軸の下方に配設すれば、駆動装置の低重心化が図れる
(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側面図
【図2】その動力系統図
【図3】その動力系の展開図
【図4】踏力の検出部を示す側面図
【図5】そのV−V線断面図
【符号の説明】
14 後輪 22 電動モータ 22a モータ軸 30 伝動系を形成する駆動軸 32 クランク軸 36 ペダル 56 合力軸 62 遊星増速機 62a 外輪(リングギヤ) 62b 太陽輪(サンギヤ) 62c 遊星輪(遊星ギヤ) 64 トルク応動レバー 65 トルク応動機構 72 ポテンショメータ(トルクセンサ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
    け、人力による駆動力の変化に対応して前記電気駆動系
    の出力を制御する電動モータ付き自転車において、前記
    人力駆動系のクランクペダルにより駆動されるクランク
    軸と、このクランク軸に同軸かつ回転自在に保持され後
    輪の伝動系に連結された合力軸と、前記クランク軸に同
    軸に設けられその外輪および太陽輪の一方を回転輪とし
    他方を固定輪として回転輪が前記合力軸に連結され遊星
    輪がクランク軸に連結された遊星増速機と、前記合力軸
    を駆動する電気駆動系のモータと、前記遊星増速機の固
    定輪に固定されたトルク応動レバーと、このトルク応動
    レバーに作用する人力駆動系の反力から人力駆動トルク
    を検出するトルクセンサ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】 トルク応動レバーに人力駆動系の反力に
    対向する復帰習性を付与する復帰ばねを備え、前記復帰
    ばねをクランク軸の下方に配設した請求項1の電動モー
    タ付き自転車。
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