JP4765826B2 - 電動アシスト車両 - Google Patents

Description

本発明は電気動力を利用して人力をアシストする電動アシスト車両に関するものである。

従来、加齢により足腰の機能が乏しくなった方や下肢に障害を有する方（以下、「加齢者等」と記す。）の運動能力、特にバランス感覚が衰え、二輪車に乗ることが困難となってきた場合、加齢者等が屋内や屋外を移動するための手段のひとつとして電動アシスト三輪車が用いられている。

さらに運動能力が低下した場合には、電動シニアカートが用いられている。

これら電動アシスト三輪車と電動シニアカートとの間に位置付ける乗り物として、本願出願人は、新しいコンセプトの電動アシスト車両を提案した。

すなわち、加齢者等に対する有用な移動手段として、一対のペダル各々と接続するクランクアームと、この一対のクランクアームの一方の動きに対し連動して、他方のクランクアームが常に反対方向に移動することでペダルが交互往復運動を行うクランクアーム位置復元手段と、クランクアームが行う交互往復運動の回転中心となるとともに、クランクアームとは所定の回転方向にのみ回転力を伝える一方向動力伝達手段を介して接続するクランク軸と、このクランク軸と同心に設けられた主駆動力伝達部と、クランク軸を支持する軸受け部と、この軸受け部内にクランク軸の変化量を検出する変化量読取り手段とを有する人力駆動部を具備し、ペダルに加えられた人力踏力は、クランクアームから一方向動力伝達手段を介することで常に一方向の回転力としてクランク軸に伝えられて、このクランク軸に設けた主駆動力伝達部から動力伝達手段へと人力駆動力が出力されるとともに、変化量読取り手段にて読み取ったクランク軸の変化量に基づいて、補助駆動力演算部に人力駆動力を伝えるというものである（未公開自社出願の特願２００６−１９３８３２号参照）。

しかしながら、加齢者等が実生活において、上記電動アシスト車両を用いた場合、次のような改善すべき課題を有していた。

すなわち、日常生活での散歩的な外出や、スーパー等に買い物へ出かけた際、袋小路に入り込むことがある。

この袋小路に充分なスペースがある場合、誰もが乗り物を転回させることで、その場を立ち去ることができる。

しかし、袋小路に充分なスペースがない場合、その対応が課題となってくる。

つまり、健常者であれば自転車から降り、自分が乗って来た自転車を反転させて、容易にその場を立ち去ることができる。

しかしながら、加齢者等の場合、自らの脚を用いた歩行がやっとのため、健常者のごとく電動アシスト車両を反転させることなど、思いも及ばない対応である。

特に、買い物などにおいて、人が一人通ることができる程度の道幅しかない場合、上記電動アシスト車両を用いた加齢者等は、立ち往生することになるという課題を有していた。

場合によっては、第３者の助けを必要とすることが起こり得るかも知れず、その対応が必要であった。

本発明は、電動アシスト車両が行き止まりなどの袋小路に入り込んだ場合、安全に後退することで、窮地を脱することができる電動アシスト車両を提供するものである。

本発明の電動アシスト車両は、上記目的を達成するために、少なくともいずれか一方が一対であるとともに、一方を方向陀輪、他方を駆動輪とする前輪および後輪と、搭乗者が意図する進行方向を方向陀輪となる前輪または後輪のいずれかへ伝えるハンドルと、搭乗者が乗る着座シートと、搭乗者が左右各々の足で交互に踏み込むことで人力踏力を入力する一対のペダルと、この一対のペダルから入力した人力踏力を人力駆動力へと変換し、変換した人力駆動力を動力伝達手段へと出力する人力駆動部と、動力伝達手段を介して得た人力駆動力を駆動輪へと伝える副駆動力伝達部と、人力駆動部で得た人力駆動力から補助できる補助駆動力を演算する補助駆動力演算部と、補助駆動力演算部にて演算した結果に基づき補助駆動力を発生させる補助動力部と、この補助動力部で発生した補助駆動力を駆動輪に伝達する補助駆動力伝達部と、少なくとも前輪および後輪と、ハンドルと、着座シートと、人力駆動部とを支持するフレームとを具備し、人力駆動部は、一対のペダル各々と接続するクランクアームと、この一対のクランクアームの一方の動きに対し連動して、他方のクランクアームが常に反対方向に移動することでペダルが交互往復運動を行うクランクアーム位置復元手段と、クランクアームが行う交互往復運動の回転中心となるとともに、クランクアームとは所定の回転方向に回転力を切替えて伝える二方向動力伝達手段を介して接続するクランク軸と、回転方向を選択する進行方向選択手段と、このクランク軸と同心に設けられた主駆動力伝達部と、クランク軸を支持する軸受け部と、この軸受け部内に前記人力踏力を前記クランク軸に生じる変化量に換えて検出する変化量読取り手段とを有し、ペダルに加えられた人力踏力は、クランクアームから二方向動力伝達手段を介することで進行方向選択手段にて選択した所定の方向に移動する回転力としてクランク軸に伝えられて、このクランク軸に設けた主駆動力伝達部から動力伝達手段へと人力駆動力が出力されるとともに、変化量読取り手段にて読み取ったクランク軸の変化量に基づいて、補助駆動力演算部に人力駆動力を伝えるというものである。

本発明の電動アシスト車両は、上述した構成により、加齢者等が車両使用時に、行き止まりに入り込んだ場合でも、前進時と同じペダル操作で車両を後退させることで、車両を転回させることなく行き止まり状態から脱することができる電動アシスト車両を提供することができる。

第１の発明は、少なくともいずれか一方が一対であるとともに、一方を方向陀輪、他方を駆動輪とする前輪および後輪と、搭乗者が意図する進行方向を方向陀輪となる前輪または後輪のいずれかへ伝えるハンドルと、搭乗者が乗る着座シートと、搭乗者が左右各々の足で交互に踏み込むことで人力踏力を入力する一対のペダルと、この一対のペダルから入力した人力踏力を人力駆動力へと変換し、変換した人力駆動力を動力伝達手段へと出力する人力駆動部と、動力伝達手段を介して得た人力駆動力を駆動輪へと伝える副駆動力伝達部と、人力駆動部で得た人力駆動力から補助できる補助駆動力を演算する補助駆動力演算部と、補助駆動力演算部にて演算した結果に基づき補助駆動力を発生させる補助動力部と、この補助動力部で発生した補助駆動力を駆動輪に伝達する補助駆動力伝達部と、少なくとも前輪および後輪と、ハンドルと、着座シートと、人力駆動部とを支持するフレームとを具備し、人力駆動部は、一対のペダル各々と接続するクランクアームと、この一対のクランクアームの一方の動きに対し連動して、他方のクランクアームが常に反対方向に移動することでペダルが交互往復運動を行うクランクアーム位置復元手段と、クランクアームが行う交互往復運動の回転中心となるとともに、クランクアームとは所定の回転方向に回転力を切替えて伝える二方向動力伝達手段を介して接続するクランク軸と、回転方向を選択する進行方向選択手段と、このクランク軸と同心に設けられた主駆動力伝達部と、クランク軸を支持する軸受け部と、この軸受け部内に人力踏力をクランク軸に生じる変化量に換えて検出する変化量読取り手段とを有し、ペダルに加えられた人力踏力は、クランクアームから二方向動力伝達手段を介することで進行方向選択手段にて選択した所定の方向に移動する回転力としてクランク軸に伝えられて、このクランク軸に設けた主駆動力伝達部から動力伝達手段へと人力駆動力が出力されるとともに、変化量読取り手段にて読み取ったクランク軸の変化量に基づいて、補助駆動力演算部に人力駆動力を伝えるというものである。

また、特に、クランク軸に生じる変化量として、クランク軸に加えられた人力踏力により生じたクランク軸のねじれによる歪を用いるというものである。

よって、クランクアームからクランク軸へ伝達する人力駆動力を前後、逆方向に切り替えることが可能になる。

その結果、例えば、行き止まりの道に乗り入れたとしても、加齢者等が、車両を降り、その車両を転回するようなことをするまでもなく、前進時と同じペダル操作にて車両を後退することが可能となり、行き止まりの場所から脱出することができる。

第２の発明は、上記第１の発明に加え、車両後退時に、得られた人力駆動力を基に算出する補助駆動力を低減する補助駆動力調整部を設けるというものである。
このような構成とすることで、前進時よりも後退時の補助駆動力を低減することができ、不慣れな後退という運転を安全に行えるようにするものである。

さらに第３の発明は、上記第１、第２の発明に加え、車両後退時に、車両が周囲に衝突し掛けている場合、あるいは、衝突した場合、補助駆動力が発生しないように補助駆動力演算部の出力を停止するというものである。

その結果、後退時に、車両が周囲に衝突し掛けている場合、あるいは衝突した場合、人力駆動力のみでゆっくりと安全に運転することが可能となる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における電動アシスト車両の概念図を示すものである。

また図２は、本発明の実施例１における電動アシスト車両の斜視図を示すものである。

まず、図１、２において、１はフレームであり、前から順にヘッドチューブ２、メインパイプ３、チェーンステイ４、シートステイ５、立てパイプ６、プーリパイプ７から構成されている。

そして、ヘッドチューブ２には、ハンドルステム８を経由してハンドル９が構成されている。

本実施例では、Ｕ字型のハンドルを設けて、Ｕ字部近傍に載置台（図示せず）を設けて、バスケット１０を載置している。

このように、少しでも車両の低い位置にバスケット１０を配置すれば、加齢者等にとっては荷物の積み下ろし作業が行い易くなる。

次に図２中、１１は、前輪・後輪各々用のブレーキであり、１２は、アシスト機能を選択（オン／オフ）することができるアシスト選択スイッチである。

このアシスト選択スイッチ１２は、補助駆動力演算部３８と電気的に接続されている。

他方、ヘッドチューブ２の下方には、フロントフォーク１３が設けられ、本実施例における方向陀輪である前輪１４を保持している。

次に、立てパイプ６の上方からはシートポスト１５が挿入されており、搭乗者１６が腰掛ける着座シート１７の高さを調節できるようになっている。

なお、着座シート１７は、搭乗者１６がゆったりと座れるように、座部１７ａを大きくしたほうがよい。望ましくは、搭乗者でん部の投影面積の５０％以上、具体的には、前後方向の寸法を４０ｃｍ程度、幅方向の寸法を５０ｃｍ程度とすれば、体力の衰えた加齢者等が長時間座ったとしても、疲労を感じることは少ない。

また、図に示すように、着座シート１７に背もたれ部１７ｂを設けておけば、搭乗者１６にとって家庭用の椅子に腰掛けた場合と同様のリラックス感を得ることができ、長時間座ってもあまり疲れることがない。

このようなリラックスした姿勢で搭乗者１６が着座シート１７に自然体で腰を下ろす。

その足元にペダル１８が位置するように着座シート１７の高さを調整する。図のように、自然な姿勢で運転できれば、加齢による運動能力の劣化が生じたとしても、従来の自転車（二輪車や三輪車）に比べて、より日常生活に近い姿勢で運転することができるので、心理的にも安心して使用できる。

次に、チェーンステイ４とシートステイ５の合流するところを軸心として、後輪１９が設けられている。

なお、本実施例においては、電動アシスト車両を安定させるために前輪１４を１つ、後輪１９を左右２つとしている。

そして、駆動輪を左右の後輪１９と位置付けている。

本発明は、この実施例に囚われることなく、前輪１４を２つにしてもよいし、駆動輪を前輪１４としてもよい。

つぎに、人力駆動部２０から駆動輪に動力が伝わる流れについて、図３〜図５を用いて説明する。

ペダル１８（１８ａ、１８ｂ）は、クランクアーム２１（２１ａ、２１ｂ）を介してクランク軸２３に接続されている。

クランクアーム２１（２１ａ、２１ｂ）とクランク軸２３とが接続する箇所には、二方向動力伝達手段の一つである二方向クラッチ９０が設けてある。

クランクアーム２１（２１ａ、２１ｂ）の回転中心には、各々二方向クラッチ９０が内装され、クランク軸２３の両端に嵌合してある。

左右のクランクアーム２１ａ、２１ｂは、クランクアーム位置復元手段４６を構成するペダルプーリ２４を介してベルト２５で連絡してあり、ペダル１８ａ、１８ｂの位置を復元するように働いている。

そして、クランク軸２３に設けた主駆動力伝達部である主スプロケット２６から動力伝達手段であるチェーン２７を介して駆動輪である後輪１９を接続する車軸２８に設けた副駆動力伝達手段である副スプロケット２９に人力駆動力が伝えられる。

ここで、図６に示した図を用いて、二方向クラッチ９０について説明する。

まず、図６（ａ）は、左右のクランクアーム２１（２１ａ、２１ｂ）とクランク軸２３とが接続する箇所の要部拡大図となっており、クランクアーム２１の回転中心に強固に嵌合して内装した外輪９１の内周を、カム部９２とする。そして、このカム部９２に内接するころ９３と、ころ９３を保持する保持器９４は、回転軸となるクランク軸２３の外周に嵌合している。

また、保持器９４の一部には、方向切替レバー９５が結合されており、外輪９１の円周方向に回動して、外輪９１のカム部９２に対する保持器９４およびころ９３の相対角度を変化できるようになっている。

なお、この方向切替レバー９５は、クランクアーム２１の回転中心の外側に設けたロータリソレノイドあるいはモータなどの電動回転器９６に連結することで、電気信号により切替動作を行うように構成している。

さらに、図５に示すように、クランク軸２３の外周とクランクアーム２１の内周との間に軸受け９７を設け、二方向クラッチ９０を動作させてもクランクアーム２１がガタつくことなく回動するようにしている。

また、図４に示すように、クランク軸２３には主スプロケット２６が固定されており、ペダル１８（１８ａ、１８ｂ）から得られた人力駆動力をクランクアーム２１、クランク軸２３を介して、この主スプロケット２６から本図には図示していない副スプロケット２９へと出力する役目を担っている。

そして、この主スプロケット２６は、トルク検出部３０を内蔵する軸受け部４２に支持されている。

次に、図７に示す、アシスト選択スイッチ１２について説明する。

アシスト選択スイッチ１２には、アシスト運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ部３４と、アシストモード切替部３５と、運転方向切替部１００とを設け、車両の進行方向の切替や、補助駆動力の比率を搭乗者１６の体力に合わせて、切替できるようにしている。

なお、アシストモードについては、本実施例以外に、２段階といわず、多段階あるいは無段階に切替設定できるように設定することも可能である。

以上のように構成した電動アシスト車両について、以下、順次その動作、作用を説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、二方向クラッチ９０に設けた方向切替レバー９５が、「Ｎ」の位置にある場合について説明する。

このとき、ころ９３と外輪９１の内周のカム部９２は非拘束接触状態となるため、外輪９１とクランク軸２３とは互いに自由に回動できる状態となっている。

次に、図６（ｂ）に示すように、方向切替レバー９５が、「Ｆ」の位置にある場合について説明する。

このとき、外輪９１の内周のカム部９２とクランク軸２３とで形成する隙間ｄの最小寸法は、ころ９３の直径Ｄより小としているため、外輪９１の時計方向の回転に対して、ころ９３がカム部９２とクランク軸２３に挟まれた拘束状態となり、クランク軸２３も時計方向に回転する。

ここで、外輪９１を反時計方向に回転すると、ころ９３とカム部９２との関係は拘束状態が解けることで動作自由な状態となり、クランク軸２３の時計方向への回転に対して、外輪９１の反時計方向への回転は動作自由な状態となる。

そして、図６（ｃ）に示すように、方向切替レバー９５が、「Ｂ」の位置にある場合について説明する。

このとき、外輪９１の反時計方向への回転に対して、ころ９３が、カム部９２とクランク軸２３に挟まれてロック状態となるため、クランク軸２３も反時計方向への回転を行うことになる。

しかしながら、外輪９１の時計方向への回転に対しては、クランク軸２３は動作自由となる。

ここで、アシスト選択スイッチ１２のアシスト運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ部３４を「ＯＮ」にして、運転方向切替部１００を「前進」に設定した状態で、右側のペダル１８ａを踏み込むと、右側のクランク２１ａの回転中心に装着した二方向クラッチ９０の外輪９１に前方向へ進もうとする回転力が生じる。

このとき、二方向クラッチ９０は、上述した図６（ｂ）に示す状態にある。

従って、外輪９１が前方向へ進もうとする回転力に対しては、内部に嵌合するクランク軸２３は拘束状態となり、このクランク軸２３に係止した主スプロケット２６も前方向に回転する。

そして、主スプロケット２６の前方向への回転は、チェーン２７を介して後輪１９同士を結ぶ車軸２８に設けた副スプロケット２９に伝達されることで、後輪１９に対して前方向へと回転する回転力として伝えられる。

ここで、交互往復運動を行う人力駆動部２０について説明する。

図８、図９に示すように、左右のクランクアーム２１ａ、２１ｂをベルト２５で連結し、このベルト２５を両クランクアーム２１ａ、２１ｂの中間に位置するプーリパイプ７の先端に設けたペダルプーリ２４に係合するようにしてクランクアーム２１ａ、２１ｂの反復動作を支えている。

なお、図面を見易くするために電動回転器９６（９６ａ、９６ｂ）は、クランク軸２３からはずした状態を示している。

具体的には、ベルト２５をベダルプーリ２４に掛け、ペダル１８ａ（１８ｂ）の踏み込みに合わせて反踏み込み側のペダル１８ｂ（１８ａ）がツルベのように左右自由に動作する。よって、一方のペダル１８ａ（１８ｂ）を踏み込めば、他方のペダル１８ｂ（１８ａ）は踏み込み開始位置まで引き上げられる。そして、引き上がっている他方のペダル１８ｂ（１８ａ）を踏み込めば、一方のペダル１８ａ（１８ｂ）が踏み込み開始位置まで引き上げられる。

また、左側のペダル１８ｂを踏み込んだ場合、左側のクランクアーム２１ｂの回転中心に装着した二方向クラッチ９０の外輪９１に対して前方向への回転力が加えられる。

この前方向への回転力に対して二方向クラッチ９０は、外輪９１および内部に嵌合するクランク軸２３とが拘束状態となるため、クランク軸２３に係止した主スプロケット２６も前方向に回転することになる。

以上のように、左右のペダル１８ａ、１８ｂを交互に繰返して踏み込むことにより、クランク軸２３には常に前方向への回転力が生じ、この回転力が主スプロケット２６からチェーン２７を介して後輪１９の車軸２８に設けた副スプロケット２９に伝達され、後輪１９を駆動するように作用する。

また、チェーン２７の一部に噛合して設けた補助動力部３１は、搭乗者１６の踏込み力を図４に示すトルク検出部３０にて検出し、アシスト選択スイッチ１２にて設定した内容に応じて、補助駆動力演算部３８にて必要な補助駆動力を演算する。

その算出値に基づいて補助動力部３１が制御され、補助駆動力伝達部である駆動スプロケット３２を介してチェーン２７に伝達される（図９参照）。

その結果、搭乗者１６の踏み込み力をアシストすることとなる。

すなわち、従来の電動アシスト自転車のように、一方向の円運動を行うクランクアームの動きとは異なり、本構成のように、常に左右が逆方向に動作する、交互往復運動を行うクランクアーム２１を用いたとしても、クランクアーム２１とクランク軸２３との接続箇所に二方向クラッチ９０を介することで、クランク軸２３に出力される回転力は一定の方向となる。

次に、図７に示すアシスト選択スイッチ１２に設けた運転方向切替部１００を後退に切替える。

切り替えた結果、電動回転器９６により、二方向クラッチ９０に設けた方向切替レバー９５が回動し、各クランクアーム２１に設けられた二方向クラッチ９０は、図６（ｃ）の状態へと切り替わる。

このような状態で、左右のペダル１８ａ、１８ｂを交互に踏み込むと、クランクアーム位置復元手段４６の働きにより、右側のペダル１８ａを踏み込むと左側のペダル１８ｂが踏み込み位置へと上がる。

このとき、二方向クラッチ９０の働きにより、右側のペダル１８ａの踏み込み方向に対してクランク軸２３は回動自由となり、前進方向には回転しないが、左側のクランクアーム２１ｂの上向き回転により、逆方向の回転力を発生する。

このように、アシスト選択スイッチ１２に設けた運転方向切替部１００を用いて、電動アシスト車両の進行方向を逆方向（すなわち後退）とすることにより、前進時と同様のペダル操作を行っても、主スプロケット２６の回転方向が逆回転となるため、チェーン２７を介して後輪１９の車軸２８に設けられた副スプロケット２９へ伝わる回転方向も逆回転となり、結果として後輪１９の回転方向が逆回転となるため電動アシスト車両は逆方向、すなわち後退することになる。

なお、上述した後退する場合においても、アシスト選択スイッチ１２に設けたアシストモード切替部３５や運転方向切替部１００の設定に従った制御に基づいて補助動力演算部３８が最適な補助駆動力を演算し、その結果に応じて補助動力部３１が駆動スプロケット３２およびチェーン２７を介して搭乗者１６の踏み込み力に対する補助を行う。

以上のように、本実施例においては、後輪１９を左右に２輪設けることにより、転倒の心配がなく、だれでも安全に乗ることができ、また、人力駆動部２０は二方向クラッチ９０を用いて両脚の交互踏込み運動により発生する駆動力の方向を切り替える構成とし、かつ補助動力部３１で人力駆動力をアシストすることにより、搭乗者１６の膝などに大きな負担をかけることなく車両の前進・後退あるいは狭い場所での方向転換もスムースに、容易に行うことができる。

なお、他の実施例として、補助駆動力を供給する方法は、図１０、図１１に示す方法がある。

すなわち、図１０に記載の実施例は、補助動力部４５が駆動輪を構成する左右の後輪１９のハブ部分に各々一体に設けた構成となっている。

また、図１１に記載の実施例は、補助動力部３１で生み出された補助駆動力を、駆動スプロケット３２からサブチェーン２７ａを介してサブスプロケット３２ａへと供給するというものである。

このように、本発明の効果については、補助駆動力を供給する手段を問わず、同様の効果を期待できるものである。

（実施例２）
図１２に、本発明の実施例２における電動アシスト車両の制御ブロック図を示す。

図１２において、８０ａは、ワンチップマイコンなどで構成される補助駆動力演算部３８ａが動作するための電源である。

また、３０ａは、図４中にトルク検出部３０として示されたものの具体例の一つである、磁気歪検出センサである。

また、１００ａは、図７中のアシスト選択スイッチ１２に設けた運転方向切替部１００にて実現される運転方向選択手段である。

また、１１０は、電動アシスト車両の車速を検出する速度検出部であり、図に示すように速度センサを用いてもよいし、補助駆動力演算部３８ａ自身が把握しているモータ回転数を活用することで代用してもよい。また、同様の効果が得られるようであれば、これら以外でもよい。

また、１１１は、電動アシスト車両が衝突しそうか、あるいは衝突したかを検出する衝突検出部であり、例えば、自動車のコーナーセンサに用いられる超音波センサや、エアバックに用いられる加速度センサにてその目的を達成することが可能である。

また、３１ａは、図３中に示す補助動力部３１の主要部品であるモータであり、例えば、インテリジェントパワーモジュールやパワートランジスタなどのインバータ素子１１２により駆動される。

なお、補助駆動力演算部３８ａは、その内部を機能ごとに分けてある。

具体的には、磁気歪検出センサ３０ａからの信号を受信するクランク軸変化量入力部１１３と、諸条件を踏まえてアシスト率を演算する補助駆動力調整部１１４と、補助駆動力調整部１１４の演算結果に基づいてモータ３１ａを制御するための波形を生成、出力するモータ制御波形出力部１１５と、アクシデント発生時にモータ制御波形出力部１１５の出力波形を停止するモータ駆動停止部１１６とを有している。

これらは、いうまでもないことであるが、１つのワンチップマイコンに限定することなく、複数のワンチップマイコンを用いてもよいし、ハードウェアにて同様の機能を達成してもよい。

以下、図１３〜図１５を用いて詳細に説明する。

まず、本発明の１つの制御について、図１３にフローチャートを示す。

なお、このフローチャートは、図７に示したアシスト選択スイッチ１２のアシスト運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ部３４がＯＮされていることを前提として説明を行う。

最初のステップＳ１にて、運転方向が「前進」、「後退」のいずれが選択されているかを確認する。

このとき、「前進」が選択されている場合、ステップＳ２に進み、あらかじめ設定した所定のアシスト率を採用することになる。

本実施例では、搭乗者１６がペダル１８を介して供給した人力駆動力（入力）を“１”とした場合、モータ３１ａからは同量の補助駆動力（モータ出力）“１”を提供されるアシスト率（＝モータ出力／入力）が“１”となる場合を示している。

当然のことながら、本アシスト率に限定されるものではない。

その後、前述した人力駆動力に応じた波形となるよう、ステップＳ３にてモータ駆動波形を演算し、インバータ素子１１２に対して出力する。（Ｓ３）
上述した人力駆動力と補助駆動力の関係を図１５（ａ）に示す。

図中、破線が人力駆動力１２０を、実線が人力駆動力と補助駆動力を合わせた合力１２１を示している。

なお、以下の説明は、理解し易くするため、人力駆動力１２０と合力１２１（人力駆動力と補助駆動力とを合わせたもの）にて説明しているが、実使用上は、この合力に見合う補助駆動力を予め設定することで、人力駆動力１２０と補助駆動力との比較制御に置き換えることが可能となる。

図に示すように、人力駆動力１２０が“１”に対して、補助駆動力（図示せず）が“１”供給されるため、合力１２１は人力駆動力の２倍となる。

次に、図１３のフローチャートを用いて、「後退」が選択された場合について説明する。

本実施例では、「後退」が選択された場合、ステップＳ４にてアシスト率を“０．５”としている。

これは、加齢者等の搭乗者１６が普段とは異なる「後退」という、不慣れな動作を行うため、「前進」よりもゆっくりと慎重に運転することで安全性を高めようと意図するものである。

本アシスト率に基づいて、ステップＳ５にてモータ３１ａを駆動するためのモータ駆動波形を生成して出力する。

ここで、「前進」時と異なり、「後退」時には、さらに１工程設けられている。

つまり、ステップＳ６である。

このステップＳ６では、衝突検出部１１１からの検出信号があった場合、すなわち、電動アシスト車両がどこかへぶつかった場合、あるいはぶつかろうとした場合、Ｓ５にて生成されたモータ駆動波形をインバータ素子１１２へ出力しない（Ｓ７）、というものである。

従って、搭乗者１６が電動アシスト車両を運転し、周囲などにぶつかるなどした場合、補助駆動力の供給が停止され、電動アシスト車両が人力駆動力のみを駆動力として、よりゆっくりと動くことになるので、さらに安全に運転することができる。

なお、図１５（ｂ）には、人力駆動力を“１”提供しても「後退」時には、「前進」時の半分の補助駆動力（アシスト率：０．５）しか供給されてない状態を示している。

図中、実線で示した合力１２１ｂである。

次に、図１４に本発明の他の制御を示す。

本制御は、上述した制御と異なり、まず、ステップＳ０にてアシスト率を“１”と設定している。

そして、ステップＳ１にて運転方向が「前進」、「後退」のいずれであるかを判断する。

「前進」の場合は、上述した制御と同じような制御となるため、以下、「後退」の場合について、説明を行う。

まず、ステップＳ８にて、電動アシスト車両の車速を判定する。

車速が所定値よりも低い場合、アシスト率は、「前進」と同様“１”となる。

この場合は、上述した制御と同様となるため、フローチャート中の各ステップに、同一の符号を付与することで説明を援用する。

一方、ステップＳ８にて、電動アシスト車両の車速が所定値以上となった場合について説明する。

このとき、次工程であるステップＳ１０にて、人力駆動力とモータ３１ａによる補助駆動力の合力が所定値以下であるかを検討する。

合力が所定値以下であれば、ステップＳ９へと移る。

しかしながら、合力が所定値を越えた場合、加齢者等の搭乗者が、早い車速で、高いアシスト率の状態で不慣れな動作を行うことを防止するため、アシスト率を低減し（Ｓ１１）、所定の合力までしか出力できないようにするものである。

この制御を、図１５（ｃ）に示す。

図に示すように、車速が所定値以下の場合、「前進」時と同様の合力１２１ｂが得られるようにしてある。

ところが、車速が所定値を越えた場合、合力１２１ｂの上限値が設定され、その上限値を超えないよう制御されることになる。

上記制御としては、例えば、「後退」運転を行う際、停止状態からの始動については、アシスト率を高める（「前進」と同レベル）ことで、その動作を容易に行う。一方、所定の車速が確保できるようになった場合、「後退」という不慣れな動作を行う場合の車速を抑制することで、安全に「後退」するようにしたものである。

以上のように、本発明にかかる電動アシスト車両は、搭乗者が自ら有する筋力を利用したうえで、補助的に駆動力を得る電動アシスト車両とすることで、安全に、無理なく移動することができるため、自らの筋力の維持向上という意識向上を促しことができる。その利用分野は、三輪車、四輪車あるいは車椅子などの自立促進リハビリ用移動車両としての用途にも利用できる。

本発明の実施例１における電動アシスト車両の概念図 本発明の実施例１における電動アシスト車両の斜視図 本発明の実施例１における電動アシスト車両の人力駆動部を説明する斜視図 本発明の実施例１における電動アシスト車両の人力駆動部のクランク軸近傍の構造説明図 図４の要部拡大図 本発明の実施例１における二方向クラッチを説明する構造説明図 本発明の実施例1におけるアシスト選択スイッチの平面図 本発明の実施例１における人力駆動部を説明する構造説明図 本発明の実施例１における人力駆動部を説明する要部概念図 本発明の実施例１における他の電動アシスト車両の斜視図 本発明の実施例１における更に他の電動アシスト車両の要部斜視図 本発明の実施例２における電動アシスト車両の制御ブロック図 本発明の実施例２における電動アシスト車両の制御フローチャート 本発明の実施例２における他の電動アシスト車両の制御フローチャート 本発明の実施例２における人力駆動力と合力との関係図

符号の説明

１ フレーム
９ ハンドル
１４ 前輪
１６ 搭乗者
１７ 着座シート
１８、１８ａ、１８ｂ ペダル
１９ 後輪
２０ 人力駆動部
２１、２１ａ、２１ｂ クランクアーム
２３ クランク軸
２４ ペダルプーリ
２５ ベルト
２６ 主スプロケット（主駆動力伝達部）
２７ チェーン（動力伝達手段）
２８ 車軸
２９ 副スプロケット（副駆動力伝達部）
３０、３０ａ 磁気歪検出センサ（変化量読取り手段）
３１ 補助動力部
３２ 駆動スプロケット（補助駆動力伝達部）
３８、３８ａ 補助駆動力演算部
４２ 軸受け部
４６ クランクアーム位置復元手段
９０ 二方向クラッチ（二方向動力伝達手段）
９５ 方向切替レバー（進行方向選択手段）
１００ 運転方向切替部（運転方向選択手段）
１１１ 衝突検出部
１１３ クランク軸変化量入力部（人力駆動力検出部）
１１４ 補助駆動力調整部
１１６ モータ駆動停止部（補助動力停止部）

Claims (7)

1. 少なくともいずれか一方が一対であるとともに、一方を方向陀輪、他方を駆動輪とする前輪および後輪と、搭乗者が意図する進行方向を前記方向陀輪となる前輪または後輪のいずれかへ伝えるハンドルと、前記搭乗者が乗る着座シートと、前記搭乗者が左右各々の足で交互に踏み込むことで人力踏力を入力する一対のペダルと、この一対のペダルから入力した前記人力踏力を人力駆動力へと変換し、変換した人力駆動力を動力伝達手段へと出力する人力駆動部と、前記動力伝達手段を介して得た前記人力駆動力を前記駆動輪へと伝える副駆動力伝達部と、前記人力駆動部で得た人力駆動力から補助できる補助駆動力を演算する補助駆動力演算部と、前記補助駆動力演算部にて演算した結果に基づき補助駆動力を発生させる補助動力部と、この補助動力部で発生した補助駆動力を前記駆動輪に伝達する補助駆動力伝達部と、少なくとも前記前輪および後輪と、前記ハンドルと、前記着座シートと、前記人力駆動部とを支持するフレームとを具備し、前記人力駆動部は、前記一対のペダル各々と接続するクランクアームと、この一対のクランクアームの一方の動きに対し連動して、他方のクランクアームが常に反対方向に移動することで前記ペダルが交互往復運動を行うクランクアーム位置復元手段と、前記クランクアームが行う交互往復運動の回転中心となるとともに、前記クランクアームとは所定の回転方向に回転力を切替えて伝える二方向動力伝達手段を介して接続するクランク軸と、前記回転方向を選択する進行方向選択手段と、このクランク軸と同心に設けられた主駆動力伝達部と、前記クランク軸を支持する軸受け部と、この軸受け部内に前記人力踏力を前記クランク軸に生じる変化量に換えて検出する変化量読取り手段とを有し、前記ペダルに加えられた人力踏力は、前記クランクアームから前記二方向動力伝達手段を介することで前記進行方向選択手段にて選択した所定の方向に移動する回転力として前記クランク軸に伝えられて、このクランク軸に設けた主駆動力伝達部から前記動力伝達手段へと前記人力駆動力が出力されるとともに、前記変化量読取り手段にて読み取った前記クランク軸の変化量に基づいて、前記補助駆動力演算部に前記人力駆動力を伝えることを特徴とする電動アシスト車両。
2. 前記クランク軸に生じる変化量として、前記クランク軸に加えられた前記人力踏力により生じた前記クランク軸のねじれによる歪であることを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト車両。
3. 前記クランクアーム位置復元手段は、前記回転中心よりも鉛直上方で、かつ、前記フレームに対して回動自在に軸支されたペダルプーリと、前記一対のクランクアームを連絡するベルトとを具備し、このベルトが前記ペダルプーリ上を移動することで前記ペダルが交互往復運動を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電動アシスト車両。
4. 前記駆動輪を左右一対の前輪または後輪とし、前記補助動力部を前記駆動輪のハブに設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の１項に記載の電動アシスト車両。
5. 車両本体の運転方向を、少なくとも前進または後退のいずれかから選択する運転方向選択手段と、前記運転方向選択手段にて後退が選択された場合に前記補助駆動力を低減するように調整する補助駆動力調整部とを設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動アシスト車両。
6. 車両が車両周囲と衝突し掛けていることを検出する衝突検出部と、この衝突検出部において前記車両が衝突し掛けていることを検出した場合に、前記補助駆動力演算部にて算出した演算結果を前記補助動力部に伝達することを遮断する補助動力停止部とを設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動アシスト車両。
7. 車両が車両周囲と衝突したことを検出する衝突検出部と、この衝突検出部において前記車両が衝突したことを検出した場合に、前記補助駆動力演算部にて算出した演算結果を前記補助動力部に伝達することを遮断する補助動力停止部とを設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電動アシスト車両。

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