JP3306261B2

JP3306261B2 - 電動車

Info

Publication number: JP3306261B2
Application number: JP22205995A
Authority: JP
Inventors: 正勝藤原; 優田中; 建明田中; 裕康石原; 寿宏数原; 和久松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1995-08-30
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: JPH0958568A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車輪のハブ軸に駆
動部を備え、電動駆動力によって走行する電動車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平７−３３０７０号
公報(B62M 23/02)等に示す如く、電動モータ付き乗り物
において、人力駆動系と電動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電動駆動系の出力を制
御するものが知られている。そして、この種の乗り物
は、後輪の車軸に変速機、クランク軸に電動機、踏力検
出部などを設けており、電動機の運転速度を適正に保つ
ために、電動機出力の人力駆動力に対する比率を変速機
の高速段で小さく、低速段で大きくするコントローラと
を備えている。

【０００３】しかしながら、上記構成であれば、後輪の
車軸に変速機を設け、クランク軸に電動機などを設けな
ければならないので、駆動部分の構成が複雑になるほ
か、組立性も非常に悪くなる。また、変速機と踏力検出
部とが離れて構成されているため、変速機の変速段を検
出し、人力駆動力に対する電動駆動系の出力大きさを補
正しなければならず、制御が複雑になるといった問題が
あった。更に、ブレーキ機構を設けると、更に構成が大
型化するといった問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みなされたもので、簡単でコンパクトな構成で、組立
性が良く、簡単な制御が行える電動車を提供することを
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の構成
によると、車輪のハブ軸にケーシングによって覆われる
駆動部を備え、駆動部のケーシングには、車輪を回転す
るための電動機と、電動機の回転を減速する減速機構
と、ケーシング内に内装され使用者の操作によって変速
段が切り換え可能な変速機とを内蔵し、車軸に設けられ
た変速機と並列に車輪の回転を制動するブレーキ機構を
配置したので、電動機の出力は減速機構によって回転数
が減速され車輪が回転し、変速する場合には変速機によ
って行われる。そして、車輪を制動するときには変速機
と共に回転する部分に制動力を与えて車輪の回転を減速
させることができる。よって、ハブ軸に設けたコンパク
トな駆動部にブレーキ機構を配置しても構成が大きくな
ることもなくコンパクトに収めることができる。

【０００６】更に、請求項２の構成によると、ブレーキ
機構は、駆動部を構成するケーシングによって覆われて
いるので、車輪の回転によって車輪付近を飛散する泥や
小石などがブレーキ機構の内部に入ってしまうことがな
い。

【０００７】そして、請求項３の構成によると、ブレー
キ機構は、駆動部を構成するケーシング近傍に配置され
るので、ブレーキ機構動作時の発熱はケーシングで放熱
される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を電動自転車
を例に図１乃至図６に基づいて以下に詳述する。

【０００９】まず、電動自転車の全体構成について、図
６に基づき説明をする。

【００１０】１は、前部に設けられたヘッドパイプ２、
サドル３から下方に設けられたシートチューブ４と連結
するメインフレームであり、該メインフレーム１と前記
シートチューブ４とが連結する部分に人力によって回転
することができるペダル５が取り付けられている。

【００１１】６は、ハンドル７の動きに連動し、ハンド
ル７操作によって走行方向を定める前輪で、該前輪６は
スポーク８、リム９、タイヤ10から構成されている。

【００１２】11は、駆動輪となる後輪であり、該後輪11
も、タイヤ12、リム13、スポーク14、それと後輪11を駆
動するための駆動部15とから構成されている。

【００１３】16は、前記ペダル５の回転とともに回転す
る前スプロケットで、該前スプロケット16にはチェーン
17がかかっており前スプロケット16の回転を前記駆動部
15の車軸25に設けた後スプロケット27に動力を伝達する
ようになっている。

【００１４】18は、後述する電動機48の電源となるバッ
テリで、２４ボルトのニッカド電池が収められている。
また、バッテリ18は取り外し可能で充電の際は屋内で充
電をすることができる。

【００１５】19は、前カゴ、20は、駐車時に自転車を支
えるスタンドである。

【００１６】前述した駆動部15について、図２及び図３
に具体的構成を示す。

【００１７】21は、メインフレーム１に固定して取り付
けられた円盤状の固定側ケーシングで、22は、前記固定
側ケーシング21と同軸で固定側ケーシング21外側を回転
する回転側ケーシングである。これらの固定側ケーシン
グ21と回転側ケーシング22とを合わせてハブを構成して
いる。前記回転側ケーシング22の外周には２本の環状リ
ブ23が形成されており、環状リブ23からはタイヤ12が取
り付けられているリム13に向かってスポーク14が張設さ
れている。

【００１８】24は、車軸25に設けられたハブ軸内装型の
変速機（例えばシマノ製ＳＧ−３５３１など）で、該変
速機24はラチェット26を介して後スプロケット27に接合
している。即ち、ラチェット26によりチェーン17からの
人力が一方向にしかかからないようになっており、逆回
転に力がかかったときには駆動力が遮断されるようにな
っている。そして、該変速機24は円筒状の容器28内に収
まっており、容器28の片側全周には鍔部29を形成してい
る。また、この変速機24は、車軸25の中空部に変速棒30
が外側に付勢された状態で摺動自在に挿入されており、
変速棒30を左右に移動させることで、変速機24中のギヤ
（図示せず）が切り替わるようになっている。そして、
変速棒30を押さえるための押具31が変速棒30に圧接して
設けてあり、該押具31を操作するための操作具（図示せ
ず）がワイヤー32によって連結してハンドル付近に設け
てある。要するに、手元の操作具によってワイヤー32を
引っ張ると、押具31が移動し、変速棒30を移動させるこ
とで変速段が変わるようになっている。

【００１９】33は、前記変速機24の容器28に圧入して容
器28外周を囲む筒状のスリーブで、該スリーブ33は前記
鍔部29にネジ止めしてある。

【００２０】34は、前記変速機24外周に配置され、前記
スリーブ33、鍔部29と一体に回転する回動板である。回
動板34については、図４に示す、動作の略図に基づいて
説明をする。

【００２１】前記回動板34は、変速機24の容器28の外周
径よりも大きく、変速機24と同心円状で、相対する２ケ
所には、軸方向に押圧棒35と、変換棒36とが一体成形さ
れている。前記押圧棒35は、釣鐘型の面をもって柱状に
形成されており、釣鐘型の曲面部分で弾性体、即ちバネ
37を押さえるようになっている。そして、回動板34は、
変速機24外周をバネ37を伸縮させながら回動し、変速機
24と同心円で容器28外周をガイドとして回動する。ま
た、前記変換棒36は、車軸25方向に伸びる長方体で、先
端部分が回転方向に向かって短くなるように斜めに形成
してある。

【００２２】前記押圧棒35によって押さえられるバネ37
は、他端を回転側ケーシング22の一部に接触させてお
り、人力駆動力の伝達の順序として回動板34から押圧棒
35、バネ37を伸縮させて回転側ケーシング22を回転させ
る。この時、伸縮されたバネ37の伸縮大きさに応じて回
転側ケーシング22と少しの歪みを生じながら回動板34は
回転する。そしてこの回動板34は、変速機24の周囲を人
力による歪みに応じて回動することになる。この時、同
時に回動板34の少しの回動によって変換棒36も回動し、
変換棒36先端に形成した傾斜部分38によって傾斜部分38
と接する山形部39が押されて車軸25方向に移動する。こ
の山形部39には磁性部材、即ちフェライト40のリングが
取り付けられており、山形部39の移動によってフェライ
ト40も移動するようになっている。このフェライト40の
先端にはフェライト40を回転板34側に付勢するためのＣ
リング41とバネ42が設けられている。よって回転側ケー
シング22と回動板34が歪んだ分だけフェライト40が軸方
向に移動するようになっている。

【００２３】43は、前記固定側ケーシング21で前記フェ
ライト40近傍に設けられたコイルで、該コイル43は前記
フェライト40の接近によるインダクタンスの変化を電気
的な信号に変換することができ、この出力を利用して人
力のトルクを検出することができる。

【００２４】以上、図４に示す部材をまとめてトルク検
出部44という。

【００２５】上記構成において、磁性部材にフェライト
を用いたが、アルミなどの導電性材料でリングを構成し
てもよい。また、弾性体をバネとしたが、ゴムなどを弾
性体とし、検出部としてこのゴムの伸縮を検出できるよ
うなスケールを用いて構成しても良い。更に、弾性体を
感圧ゴムとして、伸縮する圧力を電気的信号として取り
出しても構わない。

【００２６】45は、前記回転側ケーシング21にボルトに
よってネジ止めされたインナーギヤで、該インナーギヤ
45は内側に形成される歯の部分を強化プラスチック、例
えばポリアセタール樹脂などで形成している。そして、
外側の部分を金属製のケーシングとし、前記インナーギ
ヤ45を強化するように外周を覆っている。

【００２７】46は、前記インナーギヤ45に一体成形され
た軸筒で、該軸筒46は前記スリーブ33との間に回動板34
が回動したときにスムーズに回動するようにベアリング
47が介入してある。

【００２８】48は、固定側ケーシング21に内蔵した電動
機で、該電動機48の出力軸49にはベルト50が取り付けら
れ、該ベルト50は第１プーリー51に接続されている。こ
の第１プーリー51は、固定側ケーシング21に対しベアリ
ング52を介して回転自在に取り付けられている。また、
第１プーリー51と同軸でワンウェイクラッチ53とベアリ
ング54を介して第２プーリー55が設けられており、一方
向にのみ第１プーリー51からの動力を伝達するようにな
っている。そして、第２プーリー55にはギヤ56が形成し
てあり、このギヤ56と前記インナーギヤ45とが噛み合っ
て電動機48の駆動力で回転側ケーシング22を回転させ
る。このワンウェイクラッチ53は、電動機48からの駆動
力と人力の駆動力とを独立させるために設けてあり、例
えば自転車を手押ししているときに車輪11とともに電動
機48を回転させてしまうことがなく、発電制動によって
使用者に余計な負荷がかからないために設けてある。そ
して、これらの減速機構は、回動板34外周と固定側ケー
シング21外周との間の広い空間に弧状に配置収納されて
いる。

【００２９】57は、前記変速機24と同軸で並列に配置さ
れた容器28と共に回転するブレーキ片で、該ブレーキ片
57は固定側ケーシング21と一体形成されたブレーキケー
ス58内を後輪11とともに回転し、前記ハンドル７に設け
られたブレーキレバー（図示せず）によって前記ブレー
キケース58内に設けられたブレーキシュー59を広げるこ
とでブレーキ片57に圧接し、後輪11の回転に制動をかけ
るようにしている。これらの制動のための構成をブレー
キ機構という。

【００３０】また、回転側ケーシング22にはこのケーシ
ングの回転とともに回転するマグネット（図示せず）が
取りつけてあり、固定側ケーシング21には前記マグネッ
トを検知するリードスイッチ（図示せず）が設けられて
いる。このリードスイッチの入力回数により後輪11の回
転数、即ち走行速度を検知することができる。

【００３１】60は、電動機48と第１プーリー51とをつな
ぐベルト50の張りを押圧することで調節できるテンショ
ンプーリーで、該テンションプーリー60はローラー61と
基台62とからなっており、基台62片側を固定する長穴63
によってベルト50に対して押さえる力を調節するように
なっている。

【００３２】次に、以上の構成で、動作について、図１
に基づき説明をする。

【００３３】まず、人力駆動系について説明すると、ペ
ダル５によって与えられた人力は、チェーン17によって
後スプロケット27に伝達され、変速機24で変速された
後、回動板34、バネ37を介して減速機構45に伝達されて
後輪11を回転させる。次に電動駆動系について説明する
と、バネ37の伸縮の大きさ、即ち回動板34の移動距離を
変換部材36によって車軸方向の移動に変換し、その移動
とともにフェライト40が移動するようにする。このフェ
ライト40の移動をコイル43のインダクタンスの変化に変
換し、電気信号として制御部64に入力する。そして、制
御部64によりコイル43からの信号と速度センサ65からの
走行速度信号とを入力し、これに基づいた電動機48の回
転となるように駆動信号を出力する。そして、電動機48
の出力は第１プーリー51、第２プーリー55などの減速機
構66で減速されて後輪11が回転する。ここで、後スプロ
ケット27から減速機構45、車輪11、また変換部材36、フ
ェライト40までは回転側ケーシング22に内蔵されてお
り、制御部64、コイル43、速度センサ65、電動機48、減
速機構66は固定側ケーシング21に内蔵されている。

【００３４】次に制御部64の動作について、図５に基づ
き説明する。

【００３５】図５は、横軸に速度、縦軸にアシスト比
率、即ち人力駆動力に対する電動駆動力の比率を示した
もので、あらかじめ定めた所定速度Ｈに達するまでは人
力駆動力と同じ駆動力で電動機からの出力がされ、常に
１対１の比率でアシストする。そして速度Ｈを越える
と、速度が出過ぎないようにアシスト比率が徐々に小さ
くなるように制御している。そして最終的には電気的駆
動力はゼロになり、これ以上の速度においては人力のみ
で走行することになる。

【００３６】

【発明の効果】本発明の請求項１の構成によると、車輪
のハブ軸に変速機、減速機構を内蔵することでコンパク
トな駆動部を構成することができる。また、車軸には変
速機と並列にブレーキ機構を配置したので、ハブ軸に設
けたコンパクトな駆動部にブレーキ機構を配置しても構
成が大きくなることもなくコンパクトに収めることがで
きる等の効果を奏する。

【００３７】更に、請求項２の構成によると、ブレーキ
機構は、駆動部を構成するケーシングによって覆われて
いるので、車輪の回転によって車輪付近を飛散する泥や
小石などがブレーキ機構の内部に入ってしまうことがな
い。即ち、ブレーキによる制動が確実に行われるので安
全性が向上する等の効果を奏する。

【００３８】そして、請求項３の構成によると、ブレー
キ機構は、駆動部を構成するケーシング近傍に配置され
るので、ブレーキ機構動作時の発熱はケーシングで発熱
される。即ち、発熱による制動力の低下がなく、安全性
が向上する等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である動力系統図である。

【図２】同駆動部の図３におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】同駆動部の平面構成図である。

【図４】同トルク検出部の動作の略図である。

【図５】同人力駆動力に対する電動駆動力の速度との関
係を示すグラフである。

【図６】同全体構成図である。

【符号の説明】

11 車輪（後輪） 15 駆動部 18 電池（バッテリ） 48 電動機 45 減速機構 66 減速機構 24 変速機 58 ブレーキケース 59 ブレーキシュー 57 ブレーキ片

フロントページの続き (72)発明者石原裕康大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者数原寿宏大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者松本和久大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (56)参考文献特開平６−105413（ＪＰ，Ａ) 特開平５−116545（ＪＰ，Ａ) 特表平５−500347（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62M 23/02 B62L 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪のハブ軸にケーシングによって覆わ
れる駆動部を備え、該駆動部のケーシングには、前記車
輪を回転するための電動機と、該電動機の回転を減速す
る減速機構と、前記ケーシング内に内装され使用者の操
作によって変速段が切り換え可能な変速機とを内蔵し、
前記車軸に設けられた前記変速機と並列に前記車輪の回
転を制動するブレーキ機構を配置したことを特徴とする
電動車。
【請求項２】前記ブレーキ機構は、前記駆動部を構成
するケーシングによって覆われていることを特徴とする
請求項１記載の電動車。
【請求項３】前記ブレーキ機構は、前記駆動部を構成
するケーシング近傍に配置されることを特徴とする請求
項１記載の電動車。