JP7122683B2 - electric tricycle - Google Patents
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Description
本発明は電動3輪自転車に関し、高齢者等向けの用途におけるブレーキ技術に係るものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric three-wheeled bicycle, and relates to brake technology for use by the elderly.
従来より、高齢者用自転車としては、大きく分けて、3輪車タイプと4輪車タイプの2種類があり、さらに3輪車タイプには前輪が2輪で後輪が1輪の形態のものと、前輪が1輪で後輪が2輪の形態のものがある。 Conventionally, bicycles for the elderly are roughly divided into two types, a three-wheeled type and a four-wheeled type, and the three-wheeled type has two front wheels and one rear wheel. There is also a type with one front wheel and two rear wheels.
3輪車タイプの高齢者用自転車と4輪車タイプの高齢者用自転車を比較すると、以下の相違点がある。乗車感覚に関しては、3輪タイプの高齢者用自転車の方が通常の自転車に近いものがあり、走行速度に関しては、3輪タイプの高齢者用自転車の方がより容易に速い走行速度を出すことができる。また、走行安定性に関しては、4輪タイプの高齢者用自転車の方が転倒し難く、そのため、身体の能力が特に劣る高齢者には4輪タイプの高齢者用自転車が適している。 Comparing a three-wheeled bicycle for the elderly and a four-wheeled bicycle for the elderly, there are the following differences. In terms of riding feeling, the 3-wheeled bicycle for the elderly is closer to a normal bicycle, and in terms of running speed, the 3-wheeled bicycle for the elderly can easily achieve a high running speed. can be done. In terms of running stability, a four-wheeled bicycle for the elderly is less likely to fall over, so a four-wheeled bicycle for the elderly is suitable for elderly people with particularly poor physical abilities.
また、高齢者用自転車には、電動アシスト自転車タイプのものと、一般自転車タイプのものがあり、当然のことに電動アシスト自転車の方が、坂道でのペダル駆動に要する体力負担が少ない点、発進が円滑である点、ハンドルのふらつきが少ない点において、高齢者に優しいと言える。 In addition, bicycles for the elderly can be divided into electric assisted bicycles and general bicycles. Of course, electric assisted bicycles require less physical effort to drive the pedals on slopes, and are easier to start. It can be said that it is friendly to the elderly in that the steering wheel is smooth and the steering wheel does not wobble.
また、電動アシスト自転車には回生制動を行うものがある。例えば特許文献1に記載するものでは、補助駆動力を発生する電動モータと、後輪のハブ内に配設されてペダルを前進走行時と逆方向に回転させた際に作動するコースターブレーキと、コースターブレーキが作動された際に前記電動モータを、回生制動動作または制動動作をさせる制御部とを備えている。 Also, some electrically assisted bicycles perform regenerative braking. For example, in Patent Document 1, an electric motor that generates an auxiliary driving force, a coaster brake that is disposed in the hub of the rear wheel and operates when the pedal is rotated in the direction opposite to when the vehicle is traveling forward, and a control unit that causes the electric motor to perform a regenerative braking operation or a braking operation when the coaster brake is actuated.
電動3輪自転車、特に高齢者用の電動3輪自転車の開発においては、以下の課題がある。 The development of an electric three-wheeled bicycle, especially an electric three-wheeled bicycle for elderly people, involves the following problems.
従来の3輪車は、電動3輪自転車に限らず、その構造的な原因によって安定性が悪いので、早い速度でコーナリングを行うと転倒し易いものであった。特に、前輪が2輪で、後輪が1輪タイプの3輪車は、転倒し易い構造的な原因を有している。 Conventional three-wheeled vehicles, not only electric three-wheeled bicycles, have poor stability due to their structural reasons, and therefore tend to overturn when cornering at a high speed. In particular, a three-wheeled vehicle having two front wheels and one rear wheel has a structural reason that it tends to overturn.
前輪が2輪で、後輪が1輪タイプの3輪車では、ハンドルとサドルの間に必要距離を確保すると、乗り手の体重が作用する乗車位置(サドル位置)が後輪側に設定される。このため、人が乗車した状態の3輪自転車の重心が2輪の前輪から離れ、1輪の後輪側に近い位置に作用する。したがって、コーナリングにおいて転倒し易くなる。 In a three-wheeled vehicle with two front wheels and one rear wheel, if the required distance is secured between the handle and the saddle, the riding position (saddle position) where the weight of the rider acts is set on the rear wheel side. . For this reason, the center of gravity of the three-wheeled bicycle with a person on it acts away from the front wheels of the two wheels and close to the rear wheel of the first wheel. Therefore, it becomes easy to overturn in cornering.
逆に、前輪が1輪で、後輪が2輪タイプの3輪自転車では、人が乗車した状態の3輪自転車の重心が1輪の前輪から離れ、2輪の後輪側に近い位置に作用する。したがって、コーナリングにおいて転倒し難くなる。 Conversely, in a three-wheeled bicycle with one front wheel and two rear wheels, the center of gravity of the three-wheeled bicycle with a person on it is away from the front wheel of one wheel and closer to the rear wheels of the two wheels. works. Therefore, it becomes difficult to overturn in cornering.
また、電動3輪自転車は、車体の中ほどのハンガー部にモータユニットを設けており、モータが出力する駆動力をチェーンを介して後輪に伝達している。この力の伝達には、後輪の2輪の内の一方にのみ駆動力を加える片輪駆動方式が採用されている。そのため、進路を誤って溝等において後輪の駆動輪が脱輪すると、駆動輪が空転して電動3輪自転車が身動きできなくなる。 Also, the electric three-wheeled bicycle has a motor unit provided in a hanger portion in the middle of the vehicle body, and the driving force output by the motor is transmitted to the rear wheels via a chain. For the transmission of this force, a one-wheel drive system is employed in which driving force is applied to only one of the two rear wheels. Therefore, if the rear driving wheel derails in a ditch or the like by mistake, the driving wheel spins and the electric three-wheeled bicycle cannot move.
さらに、高齢者は握力が弱くなるので、ハンドルのブレーキレバーを強く握り締めることができず、ブレーキ操作力が弱いために強い制動力を発揮できない問題がある。特に、長い下り坂や急勾配の下り坂では、ブレーキレバーを握り締めるブレーキ操作を継続する必要があり、握力が弱くて持久力のない高齢者には体力的な負担が大きくなるので、必要な制動力を得ることができずに、転倒や衝突の事故を引き起こす要因となっている。 Furthermore, since the grip strength of elderly people is weak, they cannot grip the brake lever of the steering wheel tightly, and the brake operation force is weak, so there is a problem that strong braking force cannot be exerted. In particular, when going downhill for a long time or a steep slope, it is necessary to continuously operate the brakes by squeezing the brake lever. The inability to obtain power has become a factor in causing falls and collision accidents.
また、高齢者は体力的な要因からハンドル操作においてふらつきが大きく、特に前輪側に設けたバスケットに荷物を入れた際には、その重さにハンドルを取られて転倒等の事故を起こし易くなる。 Also, due to their physical strength, the elderly tend to wobble when operating the steering wheel. Especially when the basket on the front wheel side is loaded with luggage, the weight of the basket may grab the steering wheel and cause accidents such as overturning. .
本発明は、上記課題を解決するものであり、下り坂等で制動力を補助してブレーキ操作に必要な体力的負荷を軽減できる電動3輪自転車を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric three-wheeled bicycle capable of reducing the physical load required for brake operation by assisting the braking force on downhills and the like.
上記課題を解決するために、本発明に係る電動3輪自転車は、前輪が1輪で、後輪が2輪の電動3輪自転車であって、前フレームと、後フレームと、前記前輪のハブ内に配置した遊星歯車機構を有するハブモータと、ペダルの踏力により生じる人力由来のトルクを検出し、検出した人力由来のトルクに応じてハブモータのモータ出力を制御する制御装置をなすトルクセンサーユニットを備え、前記前フレームは、前記前輪を支えるフォークおよびハンドルを支持するヘッドチューブと、サドルが配置されるシートポストを保持するシートチューブと、ペダルを回転自在に保持する前記トルクセンサーユニットとを有していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electric three-wheeled bicycle according to the present invention has one front wheel and two rear wheels, and comprises a front frame, a rear frame, and a hub of the front wheel . A hub motor that has a planetary gear mechanism arranged inside, and a torque sensor unit that functions as a control device that detects the torque derived from human power generated by the pedaling force and controls the motor output of the hub motor according to the detected torque derived from human power. , the front frame has a fork that supports the front wheel and a head tube that supports a handlebar, a seat tube that holds a seat post on which a saddle is arranged, and a torque sensor unit that rotatably holds the pedals. It is characterized by
本発明に係る電動3輪自転車において、トルクセンサーユニットはペダルを回転自在に支持するクランク軸を支承し、サドルの先端はクランク軸よりも車体の前後方向において車体後方側にシフトしていることを特徴とする。 In the electric three-wheeled bicycle according to the present invention, the torque sensor unit supports a crankshaft that rotatably supports the pedals, and the tip of the saddle is shifted to the rear side of the vehicle body in the longitudinal direction of the vehicle body relative to the crankshaft. Characterized by
本発明に係る電動3輪自転車において、ハブモータは、非駆動時に前輪の回転によって回生ブレーキとして作動し、制御装置は、ハブモータの非駆動時に、前輪の回転数の単位時間当たりの増加率が設定値を超えると、ハブモータの回生ブレーキを作動させることを特徴とする。 In the electric three-wheeled bicycle according to the present invention, the hub motor operates as a regenerative brake by the rotation of the front wheels when not driven, and the control device controls the rate of increase in the number of rotations of the front wheels per unit time when the hub motor is not driven. is exceeded, the regenerative braking of the hub motor is activated.
本発明に係る電動3輪自転車において、ハブモータは、非駆動時に前輪の回転に伴ってロータが回転し、制御装置は、ハブモータの非駆動時におけるロータの回転数に基づいて前輪の回転数を計測することを特徴とする。 In the electric three-wheeled bicycle according to the present invention, the rotor of the hub motor rotates as the front wheel rotates when the hub motor is not driven, and the controller measures the rotation speed of the front wheel based on the rotation speed of the rotor when the hub motor is not driven. characterized by
本発明に係る電動3輪自転車において、ハンドルに備えたブレーキレバーが、ブレーキレバーの操作に連動してON・OFF作動する回生スイッチを有し、制御装置は、前輪の回転数に拘わらず、回生スイッチのON作動時にハブモータのモータ出力を停止し、回生ブレーキを作動させることを特徴とする。 In the electric three-wheeled bicycle according to the present invention, the brake lever provided on the handle has a regeneration switch that turns on and off in conjunction with the operation of the brake lever, and the control device controls regeneration regardless of the number of rotations of the front wheels. It is characterized by stopping the motor output of the hub motor and activating the regenerative brake when the switch is turned on.
本発明に係る電動3輪自転車において、ハンドルの回転軸心上に荷物を載せるバスケットを配置したことを特徴とする。 An electric three-wheeled bicycle according to the present invention is characterized in that a basket for carrying luggage is arranged on the rotation axis of the handle.
本発明に係る電動3輪自転車において、乗り手が乗車した状態における重心位置を車体後方側にオフセットしたことを特徴とする。 The electric three-wheeled bicycle according to the present invention is characterized in that the position of the center of gravity when the rider is on the bicycle is offset to the rear side of the vehicle body.
本発明に係る電動3輪自転車によれば、ハブモータの駆動時に前輪の1輪が車体を引っ張る前輪駆動状態となり、3輪自転車の直進性が向上する。すなわち、人力により後輪の何れか1方を駆動する片輪駆動に加えてハブモータによる前輪駆動を組み合わせて行うことで、斜行の恐れがなくなり、進路保持のためにハンドル操作で進路を微調整する必要が低減し、高齢者や体力的な弱者等々の運転においてハンドルのふらつきを抑制でき、電動3輪自転車の直進性と運転操作の安全性が向上する。 According to the electric three-wheeled bicycle according to the present invention, when the hub motor is driven, one of the front wheels pulls the vehicle body in a front-wheel drive state, thereby improving the straightness of the three-wheeled bicycle. In other words, by combining one-wheel drive, in which either one of the rear wheels is driven by human power, and front-wheel drive by a hub motor, there is no risk of skewing, and the course can be finely adjusted by operating the steering wheel to maintain the course. This reduces the need to do so, suppresses wobbling of the steering wheel when driving by the elderly or physically weak, and improves the straightness of the electric three-wheeled bicycle and the safety of driving operation.
また、人力による後輪の片輪駆動とハブモータによる前輪駆動を備えることで、片輪駆動する一方の後輪が障害物等の存在によって空転する場合にあっても、ハブモータで前輪駆動することで、電動3輪自転車は停止することなく進行することができる。 In addition, by providing one-wheel drive of the rear wheels by human power and front-wheel drive by a hub motor, even if one of the rear wheels driven by one-wheel drive spins due to the presence of an obstacle, etc., the front wheels can be driven by the hub motor. , the electric tricycle can run without stopping.
ハブモータが回生ブレーキとして作動することで、制動力を補助できる。このため、高齢者等々のブレーキ操作における体力的負荷を軽減できるとともに、ハンドブレーキ操作による人力に依拠する制動力が弱い場合においても回生ブレーキで制動力を補助することで、確実な制動力を確保できる。 The braking force can be assisted by the hub motor operating as a regenerative brake. As a result, it is possible to reduce the physical burden of brake operation for the elderly and others, and to ensure reliable braking force by supplementing the braking force with regenerative braking even when the braking force that relies on human power due to handbrake operation is weak. can.
下り坂においてハブモータが非駆動状態となり、前輪の回転数の単位時間当たりの増加率が設定値を超えると、ハブモータが回生ブレーキとして作動するので、高齢者等々がブレーキ操作を行わずとも制動力がかかり、走行速度を低減して高齢者等々の走行時における安全性が向上する。 When the hub motor is in a non-driving state on a downhill and the rate of increase in the number of rotations of the front wheels per unit time exceeds the set value, the hub motor operates as a regenerative brake, so braking force can be obtained even if the elderly do not operate the brakes. This reduces the running speed and improves the safety of elderly people when running.
さらに、高齢者等々の握力が弱い人にとってブレーキレバーを強く握り締め続けることは体力的な負担が大きいが、ブレーキレバーを握らずとも適時に回生ブレーキによる制動力が補助的に作用することで、長い下り坂や急勾配の下り坂においても、制動に必要なブレーキ操作力を軽減しつつ、回生ブレーキで制動力を補助することで、十分な制動力を確保して転倒や衝突の事故を未然に防ぐことができる。 Furthermore, for people with weak grip strength, such as the elderly, it is a heavy physical burden to keep gripping the brake lever strongly. Even when going downhill or downhill on a steep slope, the brake operation force required for braking is reduced, and the braking force is supplemented by regenerative braking to ensure sufficient braking force to prevent falls and collision accidents. can be prevented.
ブレーキレバーのブレーキ操作に連動してON・OFF作動する回生スイッチを有することで、前輪の回転数に拘わらず、任意の時に、ハブモータの回生ブレーキを作動させることができる。また、ブレーキ操作を行うことで回生スイッチがON作動し、ハブモータが非稼働となってモータ出力がなくなるので、停車時に不用意にべダルに踏力を加えても急発進することがなくなり、安全性が向上する。 By providing a regenerative switch that turns ON/OFF in conjunction with the braking operation of the brake lever, the regenerative braking of the hub motor can be actuated at any time regardless of the number of revolutions of the front wheels. In addition, when the brakes are applied, the regenerative switch is turned on, the hub motor is deactivated, and there is no motor output. improves.
ハブモータで駆動する前輪を操作するハンドルの回転軸心上に荷物を載せるバスケットを配置したので、バスケットに重い荷物を載せてもハンドル操作のふらつきを軽減できる。すなわち、ハブモータの駆動力を受ける前輪には直進方向の慣性力が作用し、結果として電動3輪自転車の進行時にハンドルの振れが少なくなり、高齢者等々におけるハンドル操作のふらつきを軽減できる。 Since the basket for carrying the load is placed on the center of rotation of the handle that operates the front wheel driven by the hub motor, even if a heavy load is placed on the basket, the wobble of the steering wheel can be reduced. That is, inertial force in the straight direction acts on the front wheel that receives the driving force of the hub motor, and as a result, shaking of the steering wheel during traveling of the electric three-wheeled bicycle is reduced, and wobble in steering wheel operation for the elderly and the like can be reduced.
乗り手が乗車した状態における重心位置を車体後方側にオフセットしたことで、電動3輪自転車としての重心を車体後方に配置することができ、コーナリングにおいて転倒し難くなる。 By offsetting the position of the center of gravity to the rear side of the vehicle body when the rider is on the bicycle, the center of gravity of the electric three-wheeled bicycle can be arranged to the rear of the vehicle body, which prevents the bicycle from overturning during cornering.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(全体構成)
図1から図3に示すように、電動三輪自転車1は車体フレーム2が前フレーム3と後フレーム4とに分割されている。前フレーム3は、ヘッドチューブ31、ダウンチューブ32、シートチューブ33、後部チューブ36、シートステイ37からなる。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(overall structure)
As shown in FIGS. 1 to 3, the electric tricycle 1 has a
ヘッドチューブ31が前輪5を支えるフォーク6およびハンドル7を回転自在に支持している。
A
また、前輪5にはハブモータ50を備えており、前フレーム3には、フロントバスケット12と、制御部をなすトルクセンサーニット13と、バッテリ14が設けられている。すなわち、本実施の形態では、ハブモータ50とトルクセンサーニット13とバッテリ14とでモータ出力に依拠する前輪駆動機構を形成する。フロントバスケット12はハンドル7の中央部でハンドル7の回転軸の上に設けており、荷物の重心がハンドル7の回転軸の近くに作用する。
The
後フレーム4には、左右一対の後輪21、21と、いずれか片方の後輪21の車軸に連動する後部スプロケット22と、リアバスケット23とが設けられている。前部スプロケット9と後部スプロケット22との間にはチェン24が掛け渡されており、ペダル8bで加える回転力がチェン24を介して片方の後輪21に伝達される。すなわち、本実施の形態では、ペダル8bと前部スプロケット9と後部スプロケット22とチェン24とで人力に依拠する後輪駆動機構を形成する。
The
また、本実施の形態では、前フレーム3と後フレーム4の間には揺動機構(図示省略)が介在しており、揺動機構において前フレーム3が後フレーム4に対して相対的に揺動自在である。揺動機構は必ずしも必要ではなく、前フレーム3と後フレーム4が一体的に固定されたものでも良い。
Further, in the present embodiment, a swinging mechanism (not shown) is interposed between the
前輪5に設けたハブモータ50は、例えば図2に示す構造をなす。ハブモータ50には種々の形式のものを採用でき、本実施の形態に限るものではない。
A
図2に示すように、本実施の形態に係るハブモータ50は、前輪5の中心部に配設されている金属製のハブ51に内蔵されている。ハブ51は、両側のハブ支軸52a、52bがそれぞれフォーク12に固定されており、一側のハブ支軸52aがハブ51の金属製の側部回転部53を回転自在に支持し、他側のハブ支軸52bがハブ51の固定部54を固定支持し、固定部54がハブ51の回転半径方向の外周面をなす金属製の回転部55を回転自在に支持している。側部回転部53は回転部55と一体的に回転する。回転部55には前輪5のスポーク56が取り付けられており、前輪5のリム57およびタイヤ58などと一体的に回転部55および側部回転部53が回転する。
As shown in FIG. 2, the
ハブモータ50は、ステータ59が固定部54に固定支持されており、ロータ60が固定部54に回転自在に支持されている。ロータ60と側部回転部53の間には遊星歯車機構61が設けられている。
The
遊星歯車機構61は、ロータ60の一体に形成した太陽歯車62と、側部回転部53のに設けた内歯車63と、一側のハブ支軸52aに回転自在に支持された遊星キャリア64と、遊星キャリア64に回転自在に支持されて内歯車63と太陽歯車62に噛合する複数の遊星歯車65からなり、ハブモータ50の駆動力をハブ51に伝達する。
The planetary gear mechanism 61 includes a
本実施の形態におけるハブモータ50は、モータ出力を出さない非稼働時に回生電力を発生させてバッテリ22を充電する回生動作を行うことができ、回生ブレーキとして作動することができる。また、トルクセンサーユニット13は、ペダル8bに加えられる踏力により生じる人力由来のトルクを検出し、検出した人力由来のトルクに応じてハブモータ50のモータ出力を制御する制御装置をなす。
The
図3に示すように、ハンドル7は、両端部に取り付けられたグリップの下方にブレーキレバー71a、71bを設けており、ブレーキレバー71a、71bはハンドル7に回動自在に軸支されている。
As shown in FIG. 3, the
一方のブレーキレバー71aは、ブレーキワイヤ72aを介して前部ブレーキ装置73に連動しており、前部ブレーキ装置73は前輪5に対して機械的に制動力を与える。他方のブレーキレバー71bはブレーキワイヤ72bを介して後部ブレーキ装置74に連動しており、後部ブレーキ装置74は後輪21に対して機械的に制動力を与える。
One
また、ハンドル7の一方(例えば右側)には、後輪21に連動する内装変速機15の変速段を切り換えるための変速用操作部16が取り付けられており、変速用操作部16に設けられた操作グリップ16aを回転操作することにより、変速用ワイヤ17を介して内装変速機15が連動して作動する。
Further, on one side (for example, the right side) of the
ハンドル7の他方には操作部18が取り付けられており、操作部18はハブモータ50による駆動力の追加動作(いわゆるアシスト動作)を電気的にON・OFFするためのスイッチボタン(図示せず)などを複数備えている。
An
また、ハンドル7に各ブレーキレバー71a、71bを取付る箇所には、各ブレーキレバー71a、71bの操作状態を検知するブレーキスイッチ75a、75bが配設されている。これらのブレーキスイッチ75a、75bがブレーキレバー71a、71bのブレーキ操作に連動してON・OFF作動する回生スイッチをなし、トルクセンサーユニット13がブレーキレバー71a、71bの操作状態を検知しながら、回生充電機能を適切に働かせる制御を行う。
Brake switches 75a and 75b for detecting the operation state of the brake levers 71a and 71b are arranged at the positions where the brake levers 71a and 71b are attached to the
本実施の形態において、トルクセンサーユニット13は、ハブモータ50の非駆動時に、前輪5の回転数の単位時間当たりの増加率が設定値を超えると、ハブモータ50の回生ブレーキを作動させる制御機能を有している。前輪5の回転数は別途に設ける回転計(図示省略)によって計測することも可能であるが、本実施の形態では、ハブモータ50の非駆動時に前輪5の回転に伴ってロータ60が回転するので、ハブモータ50に設けたセンサ(図示省略)により非駆動時におけるロータ60の回転数を計測し、ロータ60の回転数に基づいて前輪5の回転数を計測する。
(フレーム構造)
図4に示すように、トルクセンサユニット13は、クランク部8のクランク軸8aを回転自在に支承し、ペダル8bをクランク軸8aの軸心廻りに回動自在に保持している。また、トルクセンサーユニット13は、クランク軸8aを介して前部スプロケット9を回転自在に支持している。
In the present embodiment,
(frame structure)
As shown in FIG. 4, the
ダウンチューブ32とシートチューブ33の間には、ガセット34を配置している。ガセット34には、上方にバッテリ14を配置するとともに、下方にトルクセンサユニット13を取り付けている。ハンガーチューブ35はガセット34の車体前方側に位置し、ガセット34とダウンチューブ32の間に接続している。シートチューブ33はシートチューブ下端33aをガセット34の車体後方側には接続して配置しており、ハンガーチューブ35およびクランク軸8aがシートチューブ下端33aの前方に位置している。
A
図6に示すように、シートチューブ33は、ガセット34に接続する下部シートチューブ33bと、オフセット部33cを介して下部シートチューブ33bに接続する上部シートチューブ33dからなり、オフセット部33cにより上部シートチューブ33dを下部シートチューブ33bの車体後方側のオフセット位置にシフトさせて配置している。
As shown in FIG. 6, the
上部シートチューブ33dはシートポスト10を上部シートチューブ33dの軸心方向に沿って出退可能に保持しており、シートポスト10の上端にサドル11を配置している。
The
図9から図12に示すように、サドル11は、構造材をなす船線91の下面にやぐら92を配置し、カバー93に覆われたコイル94およびボルト95を介して船線91とベース96を接続しており、ベース96にトップ97を装着している。
As shown in FIGS. 9 to 12, the
やぐら92はサドル固定金具92aをやぐら調整ボルト92bを介して船線91に設けている。やぐら調整ボルト92bの締め付けにより、サドル固定金具92aをシートポスト10に締め付けてサドル11をシートポスト10に固定している。
The
上述した本実施の形態に係る電動3輪自転車によれば、サドル11を配置するシートチューブ33とトルクセンサーユニット13に配置したクランク軸8aとが車体の前後方向においてオフセットの位置関係を有し、サドル11が車体後方側にシフトされることで、クランク軸8aの軸心と前輪5の回転軸心5aとの距離であるフロントセンターを短くすることができ、コンパクトな電動3輪自転車とすることができ、コンパクト化を実現しながら乗り手が乗車状態での電動3輪自転車としての重心を車体後方に配置することができる。
According to the electric three-wheeled bicycle according to the present embodiment described above, the
従来の構成、すなわち図13に示すように、サドル11をシートチューブ33の軸心上において移動させることで、地上からサドル11までのサドル高さを調整する場合には、身長が低くて足の短い乗り手にサドル高さを合わせるときに不都合が生じる。すなわち、サドル高さを低くすると、クランク軸廻りに回動するペダル8bとサドル11との間のペダル-サドル間距離が短くなり、乗り手がペダル8bを漕ぐ動作を阻害する要因となる。
When adjusting the saddle height from the ground to the
しかし、サドル11を配置するシートチューブ33とトルクセンサーユニット13に配置したクランク軸8aとが車体の前後方向においてオフセットの位置関係を有することで、ペダル8bとサドル11の間に、乗り手の股関節から足首までの脚長を納めるのに十分な距離を確保することができる。
However, since the
また、下部シートチューブ33bがオフセット部33cを介して上部シートチューブ33dの車体後方側にシフトし、サドル11が下部シートチューブ33bの軸心上の位置から車体後方側にシフトすることで、サドル高さを低くしても、ペダル8bとサドル11の間に、乗り手の股関節から足首までの脚長を納めるのに十分な距離を確保することができ、かつ電動3輪自転車としての重心を、さらに車体後方に配置することができる。
(他のフレーム構造)
上述したフレーム構造は、次に述べる構造とすることも可能である。
In addition, the
(other frame structures)
The frame structure described above can also be the structure described below.
すなわち、図5に示すように、ガセット34の車体前方側にダウンチューブ32を接続し、ガセット34の車体後方側に後部チューブ36を接続し、後部チューブ36にシートチューブ下端33bを接続する。
That is, as shown in FIG. 5, the
この構成においても、図6に示した構成を適用することも可能であるし、図7および図8に示す構成を適用することも可能である。 Also in this configuration, the configuration shown in FIG. 6 can be applied, and the configurations shown in FIGS. 7 and 8 can also be applied.
すなわち、シートチューブ33は一本の直状チューブで形成されている。サドル11を支持するシートポスト10aは車体後方側に水平方向に向けて屈曲し、シートポスト10aの車体後方側の端部にサドル11を配置している。
That is, the
シートポスト10aは、サドル11を固定するサドル固定金具10b(図9から図12においては符号92a)をシートポスト10aの軸心方向に移動自在に保持しており、サドル固定金具10bの移動範囲内において下面側に軸心方向に延びるポスト溝部10cを有している。
The
サドル固定金具10bは、開口部10dを有する一つ割の構造をなし、開口10dを隔てた両側端をボルト10eで締め付けることでシートポスト10aに固定する。サドル固定金具10bの内側面にはポスト溝部10cに係合してシートポスト10aを軸心廻りにおいて回り止めする回り止め部10fを備えている。シートポスト10aの終端側には抜け止めボルト10gを配置している。
The
このフレーム構造によれば、サドル11はシートチューブの33軸心上の位置から車体後方側のオフセット位置にシフトされる。また、サドル11を固定するサドル固定金具10bをシートポスト10aの軸心方向に移動自在に保持することで、サドル高さを一定に保持してサドル位置を車体の前後方向において容易に変更することができ、ペダル8bとサドル11の間に、乗り手の股関節から足首までの脚長を納めるのに十分な距離を確保することができ、フロントセンターを短くして電動3輪自転車のコンパクト化を図るとともに、電動3輪自転車としての重心を、さらに車体後方に配置することができる。
According to this frame structure, the
次に、本実施の形態に係る電動3輪自転車では、ハブモータ50で駆動する前輪5を操作するハンドル7の回転軸心上に荷物を載せるフロントバスケット12を配置したので、高齢者等々の乗り手がハンドル7を操作する際に、フロントバスケット12に重い荷物を載せた状態においても、ハンドル7がふらつくことなく、ハンドル操作を行える。
Next, in the electric three-wheeled bicycle according to the present embodiment, the
すなわち、ハブモータ50の駆動力を受ける前輪5には直進方向の慣性力が作用し、結果として電動3輪自転車の進行時にハンドル7の振れが少なくなり、荷物の重心がハンドル7の回転軸の近くに作用するので、高齢者等々におけるハンドル操作のふらつきを軽減できる。
That is, the
平地や上り坂では、操作部18のスイッチ操作により、ハブモータ50によるアシスト動作が可能な状態において、乗り手がペダル8bに加える踏力は、後輪駆動機構の前部スプロケット9と後部スプロケット22とチェン24を介して一方の後輪21を片輪駆動する。また、ペダル8bに加える踏力により発生する人力由来のトルクをトルクセンサーユニット13が検出し、検出した人力由来のトルクに応じて前輪駆動機構のハブモータ50のモータ出力を制御し、電動3輪自転車の走行に必要な駆動力を補助する。
On a level ground or an uphill slope, in a state in which the assist operation by the
このように、電動3輪自転車は、人力により後輪21の何れか1方を駆動する片輪駆動と、ハブモータ50が前輪5の1輪を駆動して車体を引っ張る前輪駆動とを組み合わせて行うことで、直進性が向上する。
In this way, the electric three-wheeled bicycle combines one-wheel drive in which one of the
すなわち、ハブモータ50による前輪駆動を行うことで、斜行の恐れがなくなり、進路保持のためにハンドル操作で進路を微調整する必要が低減し、高齢者や体力的な弱者等々の運転においてハンドル7のふらつきを抑制でき、電動3輪自転車の直進性と運転操作の安全性が向上する。
That is, by driving the front wheels by the
また、人力による後輪21の片輪駆動とハブモータ50による前輪駆動を備えることで、片輪駆動する一方の後輪21が障害物等の存在によって空転する場合にあっても、ハブモータ50で前輪駆動することで、電動3輪自転車は停止することなく進行することができる。
In addition, by providing one-wheel drive of the
次に、下り坂において、乗り手がペダル8bに踏力を加えず、ハブモータ50のモータ出力がなくなる非駆動状態となると、ハブモータ50が回生ブレーキとして作動することで、制動力を補助できる。すなわち、トルクセンサーユニット13は前輪5の回転数の単位時間当たりの増加率が設定値を超えると、ハブモータ50を回生ブレーキとして作動させる。このため、高齢者等々がブレーキ操作を行わずとも制動力がかかり、走行速度を低減して高齢者等々の走行時における安全性が向上する。
Next, when the rider does not apply force to the
また、高齢者等々がブレーキレバー71a、71bを握ってブレーキ操作を行い、前部ブレーキ装置73や後部ブレーキ装置74により人力に依拠して機械的に制動を行う場合に、ブレーキ操作における体力的負荷を軽減できるとともに、ハンドブレーキ操作による人力に依拠する制動力が弱い場合においてもハブモータ50の回生ブレーキで制動力を補助することで、確実な制動力を確保できる。
In addition, when elderly people grip the brake levers 71a and 71b to operate the brakes and perform mechanical braking relying on human power with the
さらに、高齢者等々の握力が弱い人にとってブレーキレバー71a、71bを強く握り締め続けることは体力的な負担が大きいが、ブレーキレバー71a、71bを握らずとも適時にハブモータ50の回生ブレーキによる制動力が補助的に作用することで、長い下り坂や急勾配の下り坂においても、回生ブレーキで制動力を補助することで、制動に必要なブレーキ操作力を軽減しつつ、ハンドブレーキ操作による機械的な制動と合わせることで、十分な制動力を確保して転倒や衝突の事故を未然に防ぐことができる。 Furthermore, for people with weak grip strength, such as the elderly, it is a heavy physical burden to keep gripping the brake levers 71a and 71b strongly. By acting as a supplement, even on long downhills and steep downhills, the regenerative braking assists the braking force, reducing the brake operation force required for braking, while reducing the mechanical power required for braking. Combined with braking, it is possible to secure sufficient braking force and prevent accidents such as falls and collisions.
また、ブレーキレバー71a、71bのブレーキ操作に連動して回生スイッチをなすブレーキスイッチ75a、75bがON・OFF作動するので、平地、上り坂、下り坂の如何に拘わらず、かつ前輪5の回転数に拘わらず、任意の時に、ハブモータ50の回生ブレーキを作動させることができる。
In addition, since the brake switches 75a and 75b, which function as regenerative switches, are turned ON/OFF in conjunction with the braking operation of the brake levers 71a and 71b, the rotation speed of the
さらに、乗り手がブレーキレバー71a、71bのブレーキ操作を行うことでブレーキスイッチ75a、75bの回生スイッチがON作動し、ハブモータ50が非稼働となってモータ出力がなくなるので、信号待ちなどの停車時において、乗り手が不用意にべダル8に踏力を加えても、急発進することがなく、高い安全性を確保できる。
Furthermore, when the rider operates the brake levers 71a and 71b, the regenerative switches of the brake switches 75a and 75b are turned on, and the
本発明は、電動3輪自転車に適用されるものであり、特に、高齢者用の電動3輪自転車に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to electric three-wheeled bicycles, and is particularly useful for electric three-wheeled bicycles for elderly people.
1 電動三輪自転車
2 車体フレーム
3 前フレーム
4 後フレーム
5 前輪
5a 回転軸心
6 フォーク
7 ハンドル
8 クランク部
8a クランク軸
8b ペダル
9 前部スプロケット
10、10a シートポスト
10b サドル固定金具
10c ポスト溝部
10d 開口部
10e ボルト
10f 回り止め部
11 サドル
12 フロントバスケット
13 トルクセンサーニット
14 バッテリ
21 後輪
22 後部スプロケット
23 リアバスケット
32 ダウンチューブ
33 シートチューブ
33a シートチューブ下端
33b 下部シートチューブ
33c オフセット部
33d 上部シートチューブ
34 ガセット
35 ハンガーチューブ
36 後部チューブ
50 ハブモータ
51 ハブ
52a、52b ハブ支軸
53 側部回転部
54 固定部
55 回転部
56 スポーク
59 ステータ
60 ロータ
61 遊星歯車機構
71a、71b ブレーキレバー
73 前部ブレーキ装置
74 後部ブレーキ装置
75a、75b ブレーキスイッチ
Reference Signs List 1
Claims (7)
前フレームと、
後フレームと、
前記前輪のハブ内に配置した遊星歯車機構を有するハブモータと、
ペダルの踏力により生じる人力由来のトルクを検出し、検出した人力由来のトルクに応じてハブモータのモータ出力を制御する制御装置をなすトルクセンサーユニットを備え、
前記前フレームは、前記前輪を支えるフォークおよびハンドルを支持するヘッドチューブと、サドルが配置されるシートポストを保持するシートチューブと、ペダルを回転自在に保持する前記トルクセンサーユニットとを有していることを特徴とする電動3輪自転車。 An electric three-wheeled bicycle with one front wheel and two rear wheels,
a front frame;
a rear frame;
a hub motor having a planetary gear mechanism disposed within the hub of the front wheel ;
a torque sensor unit that functions as a control device for detecting human-power-derived torque generated by pedaling force and controlling the motor output of the hub motor according to the detected human-power-derived torque;
The front frame has a fork that supports the front wheel and a head tube that supports a handlebar, a seat tube that holds a seat post on which a saddle is arranged, and a torque sensor unit that rotatably holds the pedals. An electric three-wheeled bicycle characterized by:
制御装置は、ハブモータの非駆動時におけるロータの回転数に基づいて前輪の回転数を計測することを特徴とする請求項3に記載の電動3輪自転車。 When the hub motor is not driven, the rotor rotates with the rotation of the front wheels.
4. The electric three-wheeled bicycle according to claim 3, wherein the controller measures the number of rotations of the front wheel based on the number of rotations of the rotor when the hub motor is not driven.
制御装置は、前輪の回転数に拘わらず、回生スイッチのON作動時にハブモータのモータ出力を停止し、回生ブレーキを作動させることを特徴とする請求項2から4の何れか1項に記載の電動3輪自転車。 The brake lever provided on the handle has a regenerative switch that operates ON/OFF in conjunction with the operation of the brake lever,
5. The electric vehicle according to any one of claims 2 to 4, wherein the control device stops the motor output of the hub motor and operates the regenerative brake when the regenerative switch is turned on regardless of the number of revolutions of the front wheels. three-wheeled bicycle.
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