JPH0524575A - 自動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は真に乗り手がアシストを必要とする
例えば登り坂でのみアシストがかかるように人力を主体
とした自動自転車を提供する。 【構成】 ペダルから後輪に伝達するトルクを検出する
トルク検出器と、車速度を検出する速度検出器とを設
け、上記トルク検出器からの出力が予め設定したトルク
値以上であって、かつ、所定速度より遅いときにのみア
シストをかけるようにしている。乗り手が真にアシスト
を必要とするのは速度が遅いときであり、速度が十分に
でているときに、トルクが検出されても、アシストする
必要はないとの思想に基づく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機を備えた自動自
転車に関し、特に、低速時だけアシスト動作を行うよう
にした自動自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機によって乗り手をアシストするよ
うにした自動自転車がある。例えば特開昭５７−８０９
７７号公報に開示されている自転車では、乗り手がペダ
ルを踏んで自転車を始動させようとするとき、該ペダル
とチエンホイール等の動力伝達手段との間に低度のから
動きが検出されるので、このから動きを検出して電気的
スイッチを閉成し電動機の励磁がなされるようにしてい
る。そして、乗り手がペダルにより駆動力を与えること
を停止すると、ペダルとチエンホイール間のから動きが
復帰するために電気的スイッチが開いて電動機の励磁が
解除される。従って、電動機は自転車の推進を自己のみ
で行うことはなく、あくまで乗り手の意思によって乗り
手を助けるように動作する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自動自転車では、ペダルと動力伝達手段との間に存
在するから動きをアシスト動作の開始及び解除の指標と
しており、該から動きはペダルへの僅かな駆動力でも取
り出されるため、例えば下り坂のような乗り手がアシス
トを欲しないときでもアシストがかかることになる。つ
まりどんな条件でも、乗り手がペダルを踏む限りアシス
トがかかってしまう。このようなアシスト方式は、バッ
テリの消費が多く、小形，小容量のバッテリしか搭載で
きないこの種の機械では、充電を頻繁に行わなければな
らない。また、乗り手にとっても、自転車を操縦するこ
とで運動しようとしている場合でも、強制的にアシスト
がかけられてしまう。

【０００４】また、自転車は本来人力により操縦できる
ことが免許の要らない安全な乗り物として認識され、誰
でも取り扱える要件ともなるが、上記のように全面アシ
ストするものになると、もはやこの要件を満足せず、特
に、老人，子供等の体力弱者には使えなくなってしま
う。本発明は、真に乗り手がアシストを必要とする条件
でなければアシストを行わないようにして、自転車本来
の用途から逸脱することなく、体力弱者でも十分に利用
することができる自動自転車の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、左右のペダル
を連結したペダルシャフトを動力伝達手段を介して後輪
に伝達するように構成されたペダル機構に、ペダルへの
踏み力をアシストする補助動力手段を付加し、前記動力
伝達手段を介して前記後輪に伝達されるトルクを検出す
るトルク検出器と、車速度を検出する速度検出器を設
け、更に、前記トルク検出器からの出力が予め設定した
トルク値以上であり、かつ、前記速度検出器の出力が予
め設定した速度値以下のときにのみ前記補助動力手段を
動作させる制御手段を設けたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成の自動自転車は、速度が所定の速度設
定値より小さく、乗り手によるペダル踏み込みによって
生じるトルクが設定値以上であるときアシスト動作がか
かる。そして、ある設定した速度以上になるとアシスト
動作は解除され、乗り手は自身の力でしか自転車を推進
させることができない。

【０００７】速度が所定の速度設定値より小さいときに
ペダルを踏むことは、後輪に加わっている負荷が比較的
大きときにペダルを踏むことであり、悪路や登り坂であ
れば、乗り手は余計に負荷を感じてアシストを欲する。
反対に、速度が十分に出ているときにペダルを踏むこと
は、乗り手は余力が十分にある人で、運動機械として使
用している場合であり、このような場合にまで、アシス
トをかける必要がないとの思想に基づくものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を図１〜図３に示す実施例によ
って具体的に説明する。本実施例の自転車１は、後輪７
を回転駆動するペダル機構１０によって推進するように
なっている。該ペダル機構１０は、ペダル２を連結した
ペダルシャフト３にベベルギヤ９ａを取付け、該ベルギ
ヤ９ａに、動力伝達手段を構成する伝動シャフト８を伴
ったベベルギヤ９ｂを噛合して成る。伝動シャフト８の
後輪側には、ペダルシャフト側と同様にベベルギヤ２６
を取付け、該ベベルギヤ２６には後輪シャフト２７を伴
ったベベルギヤ２８を噛合させている。また、後輪７に
は、例えばホール素子を用いた速度検出器２０が取付け
られており、後輪７の回転速度に対応した車速度を検出
するようになっている。なお、後輪シャフト２８には、
図示しないが、ワンウエイクラッチが設けられ、ペダル
２の踏み込みを停止させたときに、後輪７と後輪シャフ
ト２８とが離断されるようになっている。

【０００９】次に、アシスト手段は、上記ペダルシャフ
ト３に軸架されたアシスト従動輪４と、該アシスト従動
輪４に噛合されたアシスト動輪６と、該アシスト動輪６
の動力源となる電動機５によって構成されている。アシ
スト従動輪４とアシスト動輪６とは、電動機５がＯＦＦ
されるときでも噛合しており、これによって、電動機５
は後述するように回生充電をバッテリ１７に行うことが
できる。

【００１０】上記伝動シャフト８には、例えば磁歪式非
接触のトルク検出器１５が取付けられ、該伝動シャフト
８から後輪７に伝達されるトルクを検出している。この
トルク検出器１５のトルク検出信号はペア導線１６を介
して本体機器１４に導かれようになっている。本体機器
１４は、アシスト動輪６の動作時期を制御する主コント
ローラ１８と、アシスト動作を行わないときに電動機５
の端子電圧でバッテリ１７に回生充電を行う回生用回路
１９とを内蔵したもので、主コントローラ１８は、制御
手段２４と電動機駆動部２５とから構成されている。制
御手段２４には、トルク検出器１５及び速度検出器２０
からの信号を導くペア導線１６及びペア導線２１が接続
されている。電動機駆動部２５には、バッテリ１７の給
導線２２及び電動機５への端子電圧導線２３が接続され
ている。制御手段２４には、アシストを行う設定値とし
て定めたトルク値Ｔ０が記憶されるとともに、アシスト
を行わない速度として定めた設定速度値Ｖ０が記憶され
ている。回生用回路１９は電動機５と電動機駆動部２５
との間に介在して、電動機５に発生した回生用電圧を端
子電圧導線２３を介してバッテリ１７に帰還するように
なっている。

【００１１】本実施例の自動自転車は以上の如く構成さ
れ、次にその動作を図２及び図３に従って説明する。ア
シスト動輪６の動作時期を制御する主コントローラ１８
のフローチャートは、図２のように示される。このフロ
ーチャートへの立上げは、例えばハンドルに設けたスイ
ッチ手段の投入等により人為的に行ってもよいし、例え
ばペダル２への踏み込みを検知して自動的に行うことが
できる。

【００１２】まず、車速度が設定速度値Ｖ０以上の定常
走行時は、乗り手は電動機５を有しない普通の自転車と
同様に操縦することができる。すなわち、本自動自転車
は、検出速度値Ｖ１が設定速度値Ｖ０以上（Ｖ１≧Ｖ
０）のときは、ペダル２がどんなに大きなトルクで踏み
込まれても、乗り手は負荷を感じていないものとして、
アシストは行わない。このときの処理は、ステップＳ１
（Ｖ１計測、Ｖ０と比較）→Ｓ４（電動機ＯＦＦ）→Ｓ
１となる。また、検出速度値Ｖ１がＶ０より小さくても
（ステップＳ１がＹＥＳ）、ペダル２の踏み込みによる
検出トルク値Ｔ１がアシストを行う設定値として定めた
設定トルク値Ｔ０より小さい場合は、アシスト動作は行
わない。すなわち、次ステップＳ２の判定がＮＯ（Ｔ１
＜Ｔ１）であれば、アシスト動作は行わない。このとき
の処理は、Ｓ１→Ｓ２（Ｔ１計測、Ｔ０と比較）→Ｓ４
→Ｓ１となる。上記により、検出速度値Ｖ１がＶ０以上
のときは、検出トルク値Ｔ１を認識することなく、電動
機５の電源を入れないので、図３（Ａ）の定常走行区間
に示すように、検出トルク値Ｔ１が設定トルク値Ｔ０を
超えても、図３（Ｂ）に示すように検出速度値Ｖ１がＶ
０以上であるため、ステップＳ２に移ることがなく、ア
シスト動作がかかることはない。なお、電動機５が既に
ＯＦＦ状態のときは、ステップＳ１からＳ４の処理又は
Ｓ２からＳ４の動作は、主コントローラ１８が電動機５
のＯＦＦ状態を確認するだけである。

【００１３】次に、登り坂の場合、設定速度値Ｖ０より
小さい検出速度値Ｖ１（Ｖ１＜Ｖ０）が検出され、か
つ、設定トルク値Ｔ０以上の検出トルク値Ｔ１（Ｔ１≧
Ｔ０）が検出されると、上記Ｓ１→Ｓ２→Ｓ４→Ｓ１の
流れにおいて、ステップＳ２の判定がＹＥＳとなる。こ
れによってステップＳ３に移る。ステップＳ３は、電動
機５をＯＮしてアシストを行う処理であり、図３（Ｃ）
に示すように、電動機５がＯＮされ、アシスト動輪６及
びアシスト従動輪４による人力能以上の大きなトルクを
得て登はんすることがわかる。

【００１４】更に、本自動自転車では、悪路や向かい風
のような悪条件の場合にも、アシスト動作がかかること
がわかる。このように本実施例の自動自転車は、アシス
トを行わない速度として定めた設定速度Ｖ０以上の速度
では、ペダルにいくら力を加えてもアシスト動作がかか
ることはなく、体力に余力のあるものに対しても人力機
械としての使命を失うことがない。

【００１５】また、本発明の自動自転車は、大半が人力
で推進させるものなので、バッテリ１７の消費が少な
く、それだけ人為的な充電回数が低減できる。加えて、
実施例では、アシストを行わないときには、乗り手のペ
ダル踏み込みを利用してバッテリが回生充電され、この
ため人為的な充電は殆ど行う必要がない。回生時、電動
機５から受ける負荷は、直流モータの場合、発電作用に
よる磁気的抵抗分だけである。

【００１６】本発明は、アシスト従動輪と後輪とをチエ
ンで伝動するようにした自転車にも適用することができ
る。この場合のトルク検出器としては、ペダルシャフト
３に取り付けたり、後輪シャフトに取り付けることがで
きる。後輪シャフトの捩じれトルクを検出する方法とし
ては、チエン側のホイールに対向するダミーのホイール
を設け、これらホイール間での回転量のずれ（捩じれ
角）を検出すればよい。

【００１７】なお、トルク検出器は、磁気歪を利用した
ものに限らず、歪みゲージも使用することができる。ま
た、Ｔ０やＶ０をボリユーム等で可変にすれば、体力や
運動能力の差に応じた選択が可能になる。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ペダ
ルが踏み込まれたときの速度が設定速度より小さいとき
だけ、アシストを行うようにしたので、悪路や登り坂等
のように、真に乗り手がアシストを欲する条件でしかア
シストがかからず、人力機械としての使命を失うことが
ない。また、老人や子供等の体力弱者では、上記設定速
度より小さい速度で走行させるのが殆どであり、これに
対しては十分なアシストを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自動自転車を示す構成図

【図２】 図１に示す自動自転車の動作を示すフローチ
ャート

【図３】 図１に示す自動自転車の動作を示すタイムチ
ャート

【符号の説明】

１─自転車、２─ペダル、３─ペダルシャフト、４ａ，
４ｂ─アシスト従動輪 ５─電動機、６─アシスト動輪、７─後輪、８─シャフ
ト、１０─ペダル機構、１５─トルク検出器、１７─バ
ッテリ、１８─主コントローラ、１９─回生用回路、２
０─速度検出器、２４─制御手段、２５─電動機駆動
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 左右のペダル、該ペダルを連結したペダ
   ルシャフト、該ペダルシャフトの動力を後輪に伝達する
   動力伝達手段から成るペダル機構と、乗り手による前記
   ペダルへの踏み力をアシストするために前記ペダル機構
   に付加された補助動力手段と、前記動力伝達手段を介し
   て前記後輪に伝達されるトルクを検出するトルク検出器
   と、車速度を検出する速度検出器と、前記トルク検出器
   からの出力が予め設定したトルク値以上であり、かつ、
   前記速度検出器の出力が予め設定した速度値以下のとき
   にのみ前記補助動力手段を動作させる制御手段とを、具
   備したことを特徴とする自動自転車。