JP3161543B2 - 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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JP3161543B2
JP3161543B2 JP15942591A JP15942591A JP3161543B2 JP 3161543 B2 JP3161543 B2 JP 3161543B2 JP 15942591 A JP15942591 A JP 15942591A JP 15942591 A JP15942591 A JP 15942591A JP 3161543 B2 JP3161543 B2 JP 3161543B2
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    • Y02T10/7275

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人力による人力前進
動系と電動モータによる電気前進駆動系とを並列に設け
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】足踏みペダルを踏むことにより走行する
人力による人力前進駆動系と、電動モータによる電気前
駆動系とを並設し、両方の駆動系を協働させて前進
行するようにした自転車が公知である。ここに電動モー
タの出力はハンドルバーなどに設けた手動のスイッチで
オン・オフ制御したり、手動のアクセルレバーにより連
続的に制御したりするものがある。また足踏みペダルか
ら入力される踏力の大きさを検出し、この踏力の増減に
対応して電動モータの駆動力を変化させるものも公知で
ある(例えば特開平2−74491号)。
【0003】この種の自転車では一方の駆動系の駆動力
は駆動輪(通常後輪)のみに伝えられ、他方の駆動系に
は伝わらないようにするのが望ましい。そこで人力と電
動モータのそれぞれの駆動系の途中に一方向クラッチを
設けることが考えられている(例えば特開昭57−74
285号)。
【0004】しかしこの場合には、車体を手押しで後退
させる際にこれらの一方向クラッチが接続してしまい、
電動モータおよびクランクペダルが逆転されることにな
る。特に電動モータが逆転されるとこれが発電機として
機能して大きな短絡電流が流れ、大きな制動力を発生す
ることがある。
【0005】例えば永久磁石を回転子あるいは固定子に
用いた永久磁石式直流電動モータでは、逆転時には正転
時と逆向きの逆起電圧が発生する。通常電動モータに
は、モータ電流が遮断された期間内でモータのインダク
タンス成分により流れ続ける電流(フライホイール電
流)を流すためのフライホイールダイオードをモータコ
イルと並列に設けている。このためモータの逆転によっ
て逆向きの逆起電圧が発生すると、この逆起電圧により
フライホイールダイオードを介して大きな逆起電流が短
絡電流となって流れることになる。このため大きな制動
力が発生することになり、車体を後退させる際に大きな
抵抗力が加わることになる。このため車体の取り回しが
しにくくなるという問題が生じる。
【0006】
【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、車体を手押しによって後退させた時に電動
モータが発生する逆起電圧のために大きな制動力が発生
するのを防止し、楽に車体を手で押して後退させること
ができるようにした電動モータ付き自転車を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、人力による
人力前進駆動系と永久磁石式直流電動モータによる電気
前進駆動系とを並列に設け、前記電動モータは逆転時に
正転時と逆極性の逆起電圧を発生する電動モータ付き自
転車において、前記電気前進駆動系の電池と前記電動モ
ータとの間の接続を断続するメインスイッチと、前記電
動モータに並列接続されたフライホイールダイオード
、このフライホイールダイオードと前記電動モータと
の閉回路に介在された制動解放用スイッチと、前記メイ
ンスイッチの閉状態において前記制動解放用スイッチを
車体の前進時に閉路しかつ手押しによる後進時に開路す
る後進制御回路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。
【0008】この場合に制動解放用スイッチは常開接点
を有するスイッチで形成することが望ましい。このスイ
ッチはメインスイッチを切った停車状態で開路すること
になるから、この状態で車体を手押しで楽に後進可能に
なるからである。また電気前進駆動系は、人力駆動力を
検出する人力検出手段と、この人力の増減に対応して電
動モータの駆動電流を増減させる走行用コントローラと
を備えるもので形成することができる。この場合には後
進制御回路は、人力検出手段で検出した人力駆動力が設
定値以上の時に前進走行と判断して制動解放用スイッチ
を閉路するように構成することができる。
【0009】
【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。図1におい
て、符号10はメインフレームであり、ヘッドチューブ
12から斜下後方へのびて後輪14の車軸に至る。この
メインフレーム10の中央付近にはシートチューブ16
が固着され、このシートチューブ16の上部にはサドル
18を保持するシートポスト20が取付けられている。
シートチューブ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とメインフレーム1
0の後端とは左右一対のリヤステー24で連結されてい
る。右側のリヤステー(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前進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ロータを有するブラシレス直流モ
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による駆動
系と、モータ36による電気前進駆動系とが並列に設け
られることになる。
【0013】 図1で42は走行用コントローラ、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ーク、48は同じく操向ハンドル
バー、50は前フォーク46に取付けられた前輪であ
る。
【0014】 モータ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の増減に対応して走行コントローラ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。
この場合トルク検出器52は人力駆動力を検出する人力
検出手段となる。
【0015】 図1において54は電池44と走行用コン
トローラ42との間に介在するメインスイッチ、56は
フライホイールダイオードである。このダイオード56
はコントローラ42が電池44から供給されるモータ電
流を遮断した瞬間にモータ36のインダクタンス(誘
導)成分により流れ続ける電流(フライホイール電流)
を通すものである。
【0016】 次に後進時にモータ36の制動力の発生を
防ぐための制動解放用スイッチ60と、このスイッチ6
開閉する後進制御回路62を説明する。このスイッ
チ60はモータ36とダイオード56とからなる閉回路
に介在する常開接点を持つ。後進制御回路62は、駆動
トルク比較器64と、自己保持回路66と、車速の比較
器68とを備える。比較器64は踏力を検出するトルク
検出器52の出力(駆動トルク)Tが設定値以上になっ
いること、例えばT>0であると判別すればオン信号
を自己保持回路66に出力する。自己保持回路66はこ
のオン信号に基づいてスイッチ60を閉路し、この状態
をリセットされるまで保持する。すなわち踏力が0(T
=0)になってもこの状態は保たれる。
【0017】 比較器68は前輪50に設けた車速センサ
70が検出する車速vが設定値v0(例えば約1km/h)
以下になると自己保持回路66をリセットする。このた
めスイッチ60は開路する。なおこの自己保持回路66
は比較器64のオン信号を比較器68のリセット信号よ
り優先させ、車速vがv0 以下の状態でもペダル38が
踏まれるとスイッチ60を閉路する。従ってこのスイッ
チ60は停車中および手押しによる後進中は開路し、ペ
ダル34を踏んだ後は車速vがv0 以下になるまで閉路
し続ける。
【0018】 この実施例では走行用コントローラ42は
スイッチ60が閉路してから一定時間t0 遅れてモータ
電流を供給するように動作する。すなわち走行用コント
ローラ42には常開接点72を介して駆動トルクTが入
力される一方、この接点72はタイマ74の出力により
閉路される。タイマ74は比較器64のオン信号に時間
0 (約0.1〜0.2秒)だけ遅れて接点72を閉路する。
従ってモータ36の駆動力TM はスイッチ60の閉路に
時間t0 遅れて発生する(図2参照)。
【0019】 この実施例によれば停車中あるいは手押し
による後進中にはペダル34による駆動トルクTが0な
のでスイッチ60が開路する。後進時にはモータ36は
図1に示す極性の逆起電圧を発生するが、閉回路が形成
されないので短絡電流は流れない。すなわち制動力は発
生せず、車体は楽に後へ押すことができる。
【0020】 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。この実施例の後進制御回路62Aは、
メインスイッチ54をキースイッチ80によって開閉す
る一方、前記後進制動解放用のスイッチ60はこのキー
スイッチ80と常閉接点82を通る電流により路する
ように構成した。そしてこの常閉接点82はモータ36
の後転を検出する比較器84の出力により開路するよう
にした。すなわちモータ36が後転時(後進時)に発生
する逆起電圧の極性は図4に示すようになり、これは正
転時(前進時)と逆であるから、この極性を比較器84
で検出して常閉接点82を開路するものである。この結
果スイッチ60が開路され、モータ36の逆起電圧によ
る短絡電流が流れなくなる。
【0021】 本発明に用いるモータ36は永久磁石形ス
テータを用いるものに限られず、永久磁石形ロータを用
いるものなど、逆転時に発生する逆起電圧の極性が正転
時と逆になる特性を持つ永久磁石式直流モータであれば
よい。
【0022】 また走行用コントローラ42のコントロー
ル方式はチョッパ方式、電圧切換方式等、種々のものが
適用可能である。さらに本発明は2輪車だけでなく3輪
などの自転車にも適用できるものである。なお本発明は
モータと駆動輪との間に一方向クラッチを介在させず両
者を直結した車両にも適用でき、このようなものを包含
する。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明は以上のように、電気前
進駆動系の電池と電動モータとの間の接続を断続するメ
インスイッチを設け、永久磁石式電動モータとフライホ
イールダイオードとの閉回路に制動解放用スイッチを介
在させ、メインスイッチの閉状態においてこの制動解放
スイッチを車体の前進時に閉路し、手押しによる後進
時に開路する後進制御回路を設けたから、メインスイッ
チが閉路している状態であっても手押しによる後進時に
電動モータが発生する逆起電圧による短絡電流が流れる
ことがなく、電動モータは抵抗力を発生しない。このた
前記メインスイッチを閉路した状態のまま車体を手で
押して楽に後進させることができ、車体の取り回しが
容易になる。
【0024】 ここに制動解放用スイッチはメインスイッ
チの閉状態においてこのように開閉制御されるから、前
進走行後停車してから手押しによる後進を行う際、ある
いは前進走行しようとメインスイッチをオンにした後走
り出す前に少し手押しで後進させる際などにメインスイ
ッチを操作する必要が無い。このため前進と手押しによ
る後進とを繰り返す場合に操作が簡単になる。
【0025】 また制動解放用スイッチは常開接点を有す
るスイッチで形成すれば、メインスイッチを切った停車
中であっても楽に手押しにより後進させることができる
(請求項2)。電気前進駆動系は人力駆動力を検出する
人力検出手段と、この人力駆動力の増減に対応してモー
タ駆動電流を増減させる走行用コントローラとを備える
ものが好ましい(請求項3)。
【0026】 この場合には後進制御回路は、人力検出手
段で検出した人力駆動力が設定値以上の時に前進走行と
判断して制動解放用スイッチを閉路するように構成する
ことができる(請求項4)。
【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】
36 電動モ−タ42 走行用コントローラ 52 人力検出手段としてのトルク検出器 54 メインスイッチ 56 フライホイールダイオード 60 制動解放用のスイッチ 62、62A 後進制御回路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力による人力前進駆動系と永久磁石式
    直流電動モータによる電気前進駆動系とを並列に設け、
    前記電動モータは逆転時に正転時と逆極性の逆起電圧を
    発生する電動モータ付き自転車において、前記電気前進
    駆動系の電池と前記電動モータとの間の接続を断続する
    メインスイッチと、前記電動モータに並列接続されたフ
    ライホイールダイオードと、このフライホイールダイオ
    ードと前記電動モータとの閉回路に介在された制動解放
    用スイッチと、前記メインスイッチの閉状態において前
    記制動解放用スイッチを車体の前進時に閉路しかつ手押
    しによる後進時に開路する後進制御回路とを備えること
    を特徴とする電動モータ付き自転車。
  2. 【請求項2】 前記制動解放用スイッチは常開接点を有
    するスイッチで形成されている請求項1の電動モータ付
    き自転車。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のモータ付き自
    転車において、電気前進駆動系は人力前進駆動系の人力
    駆動力を検出する人力検出手段と、検出された人力の増
    減に対応して前記電動モータの駆動電流を増減する走行
    用コントローラとを備えるモータ付き自転車。
  4. 【請求項4】 後進制御回路は、前記人力検出手段が検
    出した人力駆動力を設定値と比較してこの設定値以上の
    時に前記制動解放用スイッチを閉路する請求項3のモー
    タ付き自転車。
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