JP6778356B2 - 駆動システム及び人力車 - Google Patents

Description

本発明は、駆動システム、人力車及び駆動系開発支援装置に関する。

現在、電源から供給される電力によって作動する電動モータの駆動力によって車輪を回転させるように構成された電動アシスト式人力車が種々提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。かかる電動アシスト式人力車を採用すると、例えば勾配の大きな登り傾斜路等において、車夫の労力を軽減することができる、とされている。

特開２００２−２００９７９号公報 特開２００４−００９７７０号公報 特開２００４−０２５９７５号公報

ところで、特許文献１〜３に記載されたような従来の電動アシスト式人力車においては、電動モータを含む駆動部と、この駆動部によって発生させた駆動力を車輪に伝達する伝達機構と、の双方を設ける必要がある。このような駆動部及び伝達機構は、人力車の前方寄りであって左右の車輪の間に配置されるのが一般的である。

しかし、従来の電動アシスト式人力車においては、このような駆動部等の存在によってその美観が損ねられてしまう虞があった。また、駆動部等の存在によって、人力車の左右の車輪の間のスペースが狭められてしまうため、そのスペースにユーザ（車夫）が入り込み難いという問題があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、左右の車輪の間に駆動部及び伝達機構が配置されてなる駆動システムにおいて、左右の車輪の間に比較的広いスペースを確保することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る駆動システムは、所定の方向に延在するフレームと、フレームの延在方向両端部に車軸を介して回転可能に取り付けられる左右一対の車輪と、車軸を回転駆動するための駆動部と、を備えるものであって、駆動部は、フレームのうち少なくとも一方の車輪側の端部付近に固定されるベースプレートと、ベースプレートのうち少なくとも一方の車輪側の端部付近に固定される軸受部と、駆動用モータと、軸受部によって回転可能に支持される出力軸と、を有し、出力軸は、駆動用モータの回転駆動力を出力軸に伝達する第一伝達機構を介して駆動用モータに接続され、車軸は、出力軸の回転駆動力を車軸に伝達する第二伝達機構を介して出力軸に接続され、軸受部は、出力軸を片持ちで支持するように構成されているものである。また、本発明に係る人力車は、かかる駆動システムを備えるものである。

かかる構成を採用すると、車軸を回転駆動するための駆動部の軸受部を、フレームのうち少なくとも一方の車輪側の端部付近に固定されるベースプレートのうち車輪側の端部付近に固定し、この軸受部で、車軸に接続される出力軸を片持ちで支持することができる。このように、車輪付近（フレームの延在方向端部付近）に駆動部の軸受部を配置しているため、駆動部を全体的に車輪付近に寄せて配置することができ、フレームの延在方向中央部に比較的広いスペースを確保することができる。従って、例えば本駆動システムを人力車の駆動システムとして採用した場合には、駆動部の存在によって人力車の美観を損なうことを防止することができ、このスペースにユーザ（車夫）が容易に入り込むことができる。

本発明に係る駆動システムにおいて、駆動切替レバーを有する第一伝達機構を採用し、駆動切替レバーを第一の方向に操作することにより駆動用モータの回転駆動力を出力軸に伝達する一方、駆動切替レバーを第二の方向に操作することにより駆動用モータの回転駆動力の出力軸への伝達を解除するように構成することができる。

かかる構成を採用すると、第一伝達機構の駆動切替レバーを操作することにより、駆動用モータから出力軸へと回転駆動力を伝達したり、当該回転駆動力の伝達を解除したりすることができる。

本発明に係る駆動システムにおいて、第一伝達機構は、第一の信号を受信することにより駆動用モータの回転駆動力を出力軸に伝達する一方、第二の信号を受信することにより駆動用モータの回転駆動力の出力軸への伝達を解除するように構成される電動クラッチを有することができる。

かかる構成を採用すると、特定の信号を受信して作動する電動クラッチにより、駆動用モータから出力軸へと回転駆動力を伝達したり、当該回転駆動力の伝達を解除したりすることができる。

また、本発明に係る第一の駆動系開発支援装置は、流れる電流に応じた回転駆動力を発生させる駆動用モータと、駆動用モータの回転駆動力が第一伝達機構を介して伝達される出力軸と、出力軸の回転駆動力が第二伝達機構を介して伝達される車軸と、車軸を回転可能に支持する軸受部と、車軸に固定されて車軸とともに回転する車輪と、車輪を挟持する車輪挟持部と、車輪挟持部による挟持力を設定する挟持力設定部と、を備えるものである。

かかる構成を採用すると、挟持力設定部によって設定された所定の挟持力で車輪を挟持した状態で駆動用モータによって車輪を回転駆動するのにどの程度の電流が必要かを探ることができる。従って、所定の挟持力で車輪を挟持した場合においても駆動用モータが所望の回転駆動力を生成することができるように、駆動用モータに流す電流を変更したり新たな駆動用モータを開発したりすることができる。

また、本発明に係る第二の駆動系開発支援装置は、流れる電流に応じた回転駆動力を発生させる駆動用モータと、駆動用モータの回転駆動力が第一伝達機構を介して伝達される出力軸と、出力軸の回転駆動力が第二伝達機構を介して伝達される車軸と、車軸を回転可能に支持する軸受部と、車軸に対して抵抗力を付与する抵抗用モータと、抵抗力を設定する抵抗力設定部と、を備えるものである。

かかる構成を採用すると、抵抗力設定部によって設定され抵抗用モータによって付与された所定の抵抗力を車軸に付与した状態で駆動用モータによって車軸を回転駆動するのにどの程度の電流が必要かを探ることができる。従って、所定の抵抗力を車軸に付与した場合においても駆動用モータが所望の回転駆動力を生成することができるように、駆動用モータに流す電流を変更したり新たな駆動用モータを開発したりすることができる。

本発明によれば、左右の車輪の間に駆動部及び伝達機構が配置されてなる駆動システムにおいて、左右の車輪の間に比較的広いスペースを確保することが可能となる。

本発明の実施形態に係る駆動システムの斜視図である。 図１に示す駆動システムの上面図である。 図１に示す駆動システムの駆動部周辺部分を駆動用モータ側から見た場合の斜視図である。 図３に示す駆動部周辺部分をベースプレート側から場合の斜視図である。 図３に示す駆動部周辺部分の上面図である。 図３に示す駆動部周辺部分の側面図（図５に示す駆動部周辺部分をVI方向から見た場合の図）である。 図３に示す駆動部周辺部分の側面図（図５に示す駆動部周辺部分をVII方向から見た場合の図）である。 図３に示す駆動部周辺部分の正面図（図５に示す駆動部周辺部分をVIII方向から見た場合の図）である。 図３に示す駆動部周辺部分の背面図（図５に示す駆動部周辺部分をIX方向から見た場合の図）である。 本発明の実施形態に係る駆動系開発支援装置の斜視図である。 図１０に示す駆動系開発支援装置の斜視図である。 図１０に示す駆動系開発支援装置の上面図である。 図１０に示す駆動系開発支援装置の正面図（図１２に示す駆動系開発支援装置をXIII方向から見た場合の図）である。 図１０に示す駆動系開発支援装置の側面図（図１２に示す駆動系開発支援装置をXIV方向から見た場合の図）である。 図１０に示す駆動系開発支援装置の正面図（図１２に示す駆動系開発支援装置をXV方向から見た場合の図）である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではない。

＜駆動システム＞
まず、図１〜図９を用いて、本発明の実施形態に係る駆動システム１について説明する。本実施形態に係る駆動システム１は、電動アシスト式人力車に適用されるものであって、図１及び図２に示すように、フレーム１０と、左右一対の車輪２０と、駆動部３０と、を備えている。

フレーム１０は、所定の方向に延在し、左右一対の車輪２０の間に配置されて車輪２０や駆動部３０を支持するように機能する部材であり、例えば金属等の所定の剛性を有する材料で構成される。フレーム１０の形状は特に限定されるものではなく、例えば中実の柱状部材や中空の筒状部材をフレーム１０として採用することができる。フレーム１０の形状は、必ずしも柱状（筒状）でなくてもよく、駆動部３０を取り付け易くするために局所的に凹凸があってもよい。

車輪２０は、車軸２１から放射状に延在するスポーク２２と、スポーク２２の周囲に配置された環状のリム２３と、リム２３に取り付けられたタイヤ２４と、を有しており、車軸２１を介してフレーム１０の延在方向両端部に回転可能に取り付けられている。本実施形態においては、人力車用の（例えば直径４２インチの）比較的大きな車輪２０を採用しているが、車輪２０の大きさは特に限定されるものではない。

駆動部３０は、車輪２０の車軸２１を回転駆動するためのものであり、図３〜図９に示すように、ベースプレート３１と、軸受部３２と、駆動用モータ３３と、出力軸３４と、を有している。なお、本実施形態においては、図１及び図２に示すように、左右それぞれの車輪２０を駆動するために２つの駆動部３０を採用しているが、左右の何れか一方の車輪２０を駆動する１つの駆動部３０のみを採用してもよい。

ベースプレート３１は、図１及び図２に示すように、フレーム１０のうち車輪２０側の端部１１付近に固定されて、軸受部３２や駆動用モータ３３を支持するように機能する部材であり、例えば金属等の所定の剛性を有する材料で構成される。本実施形態におけるベースプレート３１は、図５等に示すように、軸受部３２等を固定するための平板部３１ａと、平板部３１ａとフレーム１０とを連結するための連結部３１ｂと、を有している。なお、ベースプレート３１の構造はこれに限定されるものではなく、軸受部３２等を支持しかつフレーム１０に固定される構造であればよい。

軸受部３２は、ベースプレート３１のうち車輪２０側の端部３１ｃ付近に固定されて、出力軸３４を回転可能に支持するように機能する部材であり、例えば金属等の所定の剛性を有する材料で構成される。本実施形態における軸受部３２は、出力軸３４を「片持ち」で支持している。すなわち、出力軸３４を二つの軸受部で（いわば二軸で）支持するのではなく、出力軸３４を一つの軸受部３２で（いわば一軸で）支持している。これにより、駆動部３０を車輪２０付近に寄せて配置することができ、フレーム１０の延在方向中央部に比較的広いスペースを形成することができる。

駆動用モータ３３は、図示されていない電源（バッテリ）から供給される電力によって作動して所要の回転駆動力を発生させるものである。駆動用モータ３３で発生した回転駆動力は、第一伝達機構を介して出力軸３４に伝達される。また、出力軸３４の回転駆動力は、第二伝達機構を介して車軸２１に伝達される。出力軸３４は、駆動用モータ３３の回転駆動力を車軸２１に出力するための部材であり、軸受部３２によって回転可能に支持されている。

本実施形態における第一伝達機構は、手動クラッチ機構を有している。すなわち、第一伝達機構は、駆動切替レバー３５を有しており、駆動切替レバー３５が第一の方向（図５における矢印Ａの方向）に操作されることにより駆動用モータ３３の回転駆動力を出力軸３４に伝達する一方、駆動切替レバー３５が第二の方向（図５における矢印Ｂの方向）に操作されることにより駆動用モータ３３の回転駆動力の出力軸３４への伝達を解除するように構成されている。本実施形態における第二伝達機構は、出力軸３４の先端に取り付けられたスプロケット３６や、スプロケット３６の回転駆動力を車軸２１に伝達する図示されていないチェーン等で構成されている。

以上説明した実施形態に係る駆動システム１においては、車軸２１を回転駆動するための駆動部３０の軸受部３２を、フレーム１０のうち車輪２０側の端部１１付近に固定されるベースプレート３１のうち車輪２０側の端部３１ｃ付近に固定し、この軸受部３２で、車軸２１に接続される出力軸３４を片持ちで支持することができる。このように、車輪２０付近（フレーム１０の延在方向端部付近）に駆動部３０の軸受部３２を配置しているため、駆動部３０を全体的に車輪２０付近に寄せて配置することができ、フレーム１０の延在方向中央部に比較的広いスペースを確保することができる。従って、駆動部３０の存在によって人力車の美観を損なうことを防止することができ、このスペースにユーザ（車夫）が容易に入り込むことができる。

また、以上説明した実施形態に係る駆動システム１においては、第一伝達機構の駆動切替レバー３５を操作することにより、駆動用モータ３３から出力軸３４へと回転駆動力を伝達したり、当該回転駆動力の伝達を解除したりすることができる。

なお、以上の実施形態においては、手動クラッチ機構を採用した例を示したが、手動クラッチ機構に代えて電動クラッチ機構を採用してもよい。すなわち、第一の信号を受信することにより駆動用モータ３３の回転駆動力を出力軸３４に伝達する一方、第二の信号を受信することにより駆動用モータ３３の回転駆動力の出力軸３４への伝達を解除するように構成される電動クラッチを第一伝達機構に設けることができる。かかる構成を採用すると、特定の信号を受信して作動する電動クラッチにより、駆動用モータ３３から出力軸３４へと回転駆動力を伝達したり、当該回転駆動力の伝達を解除したりすることができる。

また、手動クラッチ機構や電動クラッチ機構を設ける代わりに、駆動用モータ３３と出力軸３４とを直結しておき、駆動用モータ３３によって発生させる回転駆動力のオンオフ制御を行うことにより、出力軸３４（ひいては車軸２１）における回転駆動力のオンオフの切り替えを行うこともできる。

＜駆動系開発支援装置＞
次に、図１０〜図１５を用いて、本発明の実施形態に係る駆動系開発支援装置２について説明する。本実施形態に係る駆動系開発支援装置２は、所望の回転駆動力を発生させる駆動用モータを卓上で開発するためのものであり、図示されていない駆動用モータと、出力軸３と、車軸４と、車軸用軸受部５と、車輪６と、車輪挟持部７と、挟持力設定部８と、を備えている。

また、本実施形態に係る駆動系開発支援装置２は、図１０〜図１５に示すように、駆動用モータ等が取り付けられる板状部９を備えている。板状部９は、卓上に載置可能な大きさ及び平面形状（例えば、長辺が２０〜１４０ｃｍで短辺が１５〜７０ｃｍの長方形状）を有している。このため、駆動系開発支援装置２は、全体の構成を卓上に載置することができるようになっている。なお、板状部９の平面形状は長方形状に限られるものではなく、例えば楕円形状や多角形状とすることもできる。

駆動用モータは、図示されていない電源（バッテリ）から供給される電力によって作動して、流れる電流に応じた回転駆動力を発生させるように構成されている。本実施形態における駆動用モータは、図１２等に示すように、板状部９の上面に設けられたモータ固定部９ａに固定される。

出力軸３は、図１２等に示すように、板状部９の上面に設けられた架台９ｂに、出力軸用軸受部３ａを介して回転可能に取り付けられている。出力軸３には、駆動用モータの回転駆動力が第一伝達機構を介して伝達される。

車軸４は、板状部９の上面に設けられた架台９ｂに、車軸用軸受部５を介して回転可能に取り付けられている。車軸４には、出力軸３の回転駆動力が第二伝達機構を介して伝達される。

第一伝達機構及び第二伝達機構は、スプロケット、チェーン、クラッチ等で構成することができる。スプロケットのギア比は、適宜変更可能である。

車輪６は、車軸４に固定されて車軸４とともに回転するものであり、車輪挟持部７による挟持力に耐えることができるように、金属等の所定の剛性を有する材料で構成されている。車輪６の直径や厚さは、卓上に配置することができるような寸法に設定される。

車輪挟持部７は、車輪６を挟持するように構成されており、その挟持力は挟持力設定部８によって設定される。本実施形態においては、挟持力設定部８として、負荷調整ネジを採用している。

以上説明した実施形態に係る駆動系開発支援装置２においては、挟持力設定部８によって設定された所定の挟持力で車輪６を挟持した状態で駆動用モータによって車輪６を回転駆動するのにどの程度の電流が必要かを探ることができる。従って、所定の挟持力で車輪６を挟持した場合においても駆動用モータが所望の回転駆動力を生成することができるように、駆動用モータに流す電流を変更したり新たな駆動用モータを開発したりすることができる。例えば、重量３５０ｋｇの電動アシスト用人力車を時速４ｋｍ／ｈで８％の勾配を有する上り坂を移動させることを想定して、駆動用モータの駆動最大値を「１３０Ｎｍ」（１８０Ｎｍの２／３アシスト）に設定し、実際に使用する２４Ｖの駆動用モータに電流値がどの程度必要か（また実際に動くかどうか）を、本装置２を用いて探ることができる。

なお、以上の実施形態においては、車輪６と車輪挟持部７と挟持力設定部８とを備える駆動系開発支援装置２について説明したが、これらの構成に代えて、車軸５に対して抵抗力を付与する抵抗用モータと、抵抗力を設定する抵抗力設定部と、を採用することもできる。

かかる構成を採用すると、車輪６等を用いることなく、抵抗力設定部によって設定され抵抗用モータによって付与された所定の抵抗力を車軸５に付与した状態で駆動用モータによって車軸５を回転駆動するのにどの程度の電流が必要かを探ることができる。従って、所定の抵抗力を車軸５に付与した場合においても駆動用モータが所望の回転駆動力を生成することができるように、駆動用モータに流す電流を変更したり新たな駆動用モータを開発したりすることができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…駆動システム
２…駆動系開発支援装置
３…出力軸
４…車軸
５…車軸用軸受部
６…車輪
７…車輪挟持部
８…挟持力設定部
１０…フレーム
１１…（フレームの）車輪側の端部
２０…車輪
２１…車軸
３０…駆動部
３１…ベースプレート
３１ｃ…（ベースプレートの）車輪側の端部
３２…軸受部
３３…駆動用モータ
３４…出力軸
３５…駆動切替レバー（第一伝達機構）
３６…スプロケット（第二伝達機構）

Claims (4)

1. 所定の方向に延在するフレームと、前記フレームの延在方向両端部に車軸を介して回転可能に取り付けられる左右一対の車輪と、前記車軸を回転駆動するための駆動部と、を備える駆動システムであって、
   前記駆動部は、前記フレームのうち少なくとも一方の車輪側の端部付近に固定されるベースプレートと、前記ベースプレートのうち前記少なくとも一方の車輪側の端部付近に固定される軸受部と、駆動用モータと、前記軸受部によって回転可能に支持される出力軸と、を有し、
   前記出力軸は、前記駆動用モータの回転駆動力を前記出力軸に伝達する第一伝達機構を介して前記駆動用モータに接続され、
   前記車軸は、前記出力軸の回転駆動力を前記車軸に伝達する第二伝達機構を介して前記出力軸に接続され、
   前記軸受部は、前記出力軸を片持ちで支持するように構成されている、駆動システム。
2. 前記第一伝達機構は、駆動切替レバーを有し、前記駆動切替レバーが第一の方向に操作されることにより前記駆動用モータの回転駆動力が前記出力軸に伝達される一方、前記駆動切替レバーが第二の方向に操作されることにより前記駆動用モータの回転駆動力の前記出力軸への伝達が解除されるように構成される、請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記第一伝達機構は、第一の信号を受信することにより前記駆動用モータの回転駆動力を前記出力軸に伝達する一方、第二の信号を受信することにより前記駆動用モータの回転駆動力の前記出力軸への伝達を解除するように構成される電動クラッチを有する、請求項１に記載の駆動システム。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の駆動システムを備える、人力車。

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