JPH07172372A - 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 - Google Patents

太陽電池駆動部付き自転車用車輪

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JPH07172372A
JPH07172372A JP5345262A JP34526293A JPH07172372A JP H07172372 A JPH07172372 A JP H07172372A JP 5345262 A JP5345262 A JP 5345262A JP 34526293 A JP34526293 A JP 34526293A JP H07172372 A JPH07172372 A JP H07172372A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 既存の自転車に大幅な改造を加えず太陽電動
で駆動する電動機付き自転車に改造することができ、経
済的な太陽電池駆動部付き自転車用車輪の提供。 【構成】 自転車フレームのつめ同士に着脱自在に固定
されるハブ軸１と；ひとつの鍔部１５が円盤状に拡大形
成されると共に該鍔部先端に設けたリム３を自転車フレ
ームの中央部に配置させるハブ２と；前記ハブの円盤状
鍔部１５に対向した状態でハブ軸１に軸支され該円盤状
鍔部１５と共に前記つめ同士の間に装着される台板４
と；前記台板４等に固定された太陽電池８ａと；前記太
陽電池８ａを電源としハブ２を駆動する電動機５と；前
記太陽電池８ａの起電力の余分を充電し不足分を放電す
る畜電池と；前記台板４をフレームに固定する回り止め
材６と；を備えている構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池で駆動する電
動機付き自転車を形成する車輪に関し、更に詳しくいえ
ば、人の体力のみで走行する自転車の車輪と取替えるだ
けで、自転車に太陽電池を電源とする駆動部と、それに
よって駆動される車輪とを取付けた状態に改造すること
ができる太陽電池駆動部付き自転車用車輪に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、既存の自転車を原動機付き自転車
に改造する場合、例えば、エンジンをフレームに固定
し、車輪にはスプロケットやＶプーリを取付けてから、
このエンジンと車輪とをチェンやＶベルト等で連結する
作業が必要であった。また、電動機で車輪を駆動するも
のがあり、この場合、その電源には、一般商用電源から
充電する蓄電池が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の方法では、エンジンを取付けるために自転車のフレ
ームを改造し、車輪にはスプロケットやＶプーリ等を回
転中心を同じくして取付けなければならないから、現場
での組立て作業が大変であり、作業時間も長くかかるた
め改造費も高くなるという問題があった。また、畜電池
を電源とする場合、充電状態が悪いと使用できないし、
充電のための手間や費用も余分にかかるという問題があ
った。尚、この場合もフレーム等の改造も必要である。
【０００４】本発明は、従来の上述のような問題点を鑑
みて発明したものであり、その目的とするところは、既
存の自転車に大幅な改造を加えることなく、どこでも極
めて簡単に太陽電池で駆動する電動機付き自転車に改造
することができ、また経済的な太陽電池駆動部付き自転
車用車輪を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明請求項１記載の太陽電池駆動部付き自転車用車
輪では、自転車フレームのつめ同士に着脱自在に固定さ
れるハブ軸と；ひとつの鍔部が円盤状に拡大形成される
と共に該鍔部先端に設けたリムを自転車フレームの中央
部に配置させるハブと；前記ハブの円盤状鍔部に対向し
た状態でハブ軸に軸支され該円盤状鍔部と共に前記つめ
同士の間に装着される台板と；前記台板等に固定された
太陽電池と；前記太陽電池を電源としハブを駆動する電
動機と；前記太陽電池の起電力の余分を充電し不足分を
放電する２次電池と；前記台板をフレームに固定する回
り止め材と；を備えている構成とした。
【０００６】請求項２記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪では、請求項１記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪において、前記ハブを人の踏力で駆動するときの
トルクを検出するトルクセンサと；前記ハブの回転数を
検出する速度センサと；前記トルクセンサの信号を受け
て電動機への供給電源の調整を行い、速度センサの信号
を受けて電動機の発停を行う制御器と；を設けた構成と
した。
【０００７】請求項３記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪では、前記電動機の固定子がハブ軸と同心にして
台板に固定され、かつ回転子がハブ軸と同心にしてハブ
に固定されている構成とした。
【０００８】
【作用】本発明請求項１記載の太陽電池駆動部付き自転
車用車輪では、前記のように構成したので、既存の自転
車の車輪をハブ軸ごと自転車フレームのつめから取外
し、このハブ軸を取外したつめ同士に太陽電池駆動部付
き自転車用車輪のハブ軸を固定すると共に、電動機を装
着した台板を回り止め材でフレームに固定するだけで、
既存の自転車に太陽電池および電動機と、その電動機で
駆動される車輪とを取付けた状態に改造することができ
る。そして、電動機に太陽電池から電源を供給すること
により、ハブを駆動して自転車を動力で走行させるよう
にすることができる。また、太陽電池の起電力に余力が
あると２次電池に充電させて太陽電池の起電力が不足し
た場合に放電させることにより、効率的に使用すること
ができる。
【０００９】請求項２記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪では、人の踏力をトルクセンサで検知させ、踏力
の大きさに比例して供給電源を増減することにより踏力
を軽減させて常に楽に走行させ、踏力のみでも楽に走行
できる場合は踏力のみによる経済走行をさせることがで
きる。また、走行速度を速度センサで検知させ、過大ま
たは過小な速度のときは電動機による駆動を停止させ、
人力のみによる安全走行を行うことができる。
【００１０】請求項３記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪では、固定子と回転子をハブ軸まわりに収め、車
輪をこの回転子で直接回すから、駆動部廻りを簡単な構
造としコンパクトに形成することができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本実施例の太陽電池駆動部付き自転
車用車輪を示す断面図、図２は同上の側面図、図３は同
上の取付状態を示す全体図、図４はトルクセンサの取付
状態を示す説明図、図５は同上の電気回路を示すブロッ
ク図である。
【００１２】まず、実施例の構成を説明する。本実施例
の太陽電池駆動部付き自転車用車輪Ａは、ハブ軸１と、
ハブ２と、リム３と、台板４と、電動機５と、回り止め
材６と、トルクセンサ７ａと、速度センサ７ｂと、太陽
電池８ａと、畜電池８ｂと、制御装置９と、を主要な構
成としている。尚、図中１０は自転車１１のフレームで
ある。
【００１３】前記ハブ軸１は、フレーム１０の後車側つ
め１２，１２同士に装着した従来車輪のハブ軸と同一の
締付け長さを有すると共に、その両側に同一直径の締付
けねじ部１３が設けられている。
【００１４】前記ハブ２は、ハブ体１４が従来車輪のハ
ブ体より短く形成され、そのハブ体１４の一端側に、後
述するリム３の内径まで拡大した鍔部１５が設けられて
いる。図中１６はハブ体１４の該鍔部１５側に設けられ
たフリーホイルである。
【００１５】前記リム３は、前記鍔部１５と一体に形成
されており、ハブ軸１を後輪側つめ１２，１２同士に装
着したとき、このリム３はフレーム１０の中心に配置さ
れる。図中３ａはリム３に取付けたタイヤである。
【００１６】前記台板４は、前記鍔部１５と対向状態に
配置されてその間に後述する電動機５や畜電池８ｂ、制
御装置９等の収納空間を作るものであって、鍔部１５と
略同一直径を有し、その外周縁部１５ａは、前記リム３
の一端内面側を覆うように全周が略Ｌ字状に折曲げられ
ている。そして、この台板４は、その中心に前記ハブ軸
１を貫通させて保持する軸支部１７を有しており、前記
リム３とは近接状態となるようにハブ軸１に回転自在に
装着される。図中２ａ，４ａは、それぞれハブ２と台板
４とを所定位置に保持するナットであって、このナット
２ａ，４ａの両外側同士の間隔が後車輪側つめ１２，１
２同士の内幅と略同一となるように設定されている。
【００１７】前記電動機５は、ビルトイン型の直流電動
機であって、リング状の固定子５ａが前記ハブ軸１を同
心にして台板４の内面側に固定されている。また、内径
が前記固定子５ａより大径のリング状の回転子５ｂが、
ハブ軸１を同心にして鍔部１５の内面側に固定されてい
る。
【００１８】前記回り止め材６は、電動機５を駆動中
に、そのトルクによって台板４が回転しないように係止
するものであって、フレーム１０にバンド部を係止して
台板４にボルトで固定するものである。尚、図中１８は
ギアクランク１９の大スプロケットホイルに連設された
チェン、２０はブレーキレバーである。
【００１９】前記トルクセンサ７ａは、走行中にどの程
度の踏力が作用しているかを検出するものであって、図
４に示すように、チェン１８の引張り側を小スプロケッ
ト２１で係止し、この小スプロケット２１をフレーム１
０に上下回動自在に保持したレバー２３をスプリング２
４で上方に押上げ、その変動幅をセンサ２２（ストレィ
ンゲージ、ロードセル、可変抵抗器等）で検出するよう
にしている。
【００２０】前記速度センサ７ｂは電動機５の発停を行
わせるために自転車の現在速度を検出するものであっ
て、ハブ体１４の回転を取出して計測する発電型のもの
を使用している。
【００２１】前記太陽電池８ａは、電動機５の通常の電
源となるものであって、前記台板４と鍔部１５の外面に
それぞれ貼付けられており、鍔部１５側のものは、ハブ
体１４に設けたスリップリング２５で台板４側に電気的
に接続される。
【００２２】前記畜電池８ｂは、太陽電池８ａの余分の
電力を充電し不足時の電力を放電（給電）するものであ
って、台板４の内面側に固定されている。図中２６ａ，
２６ｂは端子である。
【００２３】前記制御装置９は、電動機５の制御や畜電
池８ｂの充放電等を行うものであって、図５に示すよう
に、第１制御部２７と第２制御部２８とを有している。
前記第１制御部２７は、後述する第２制御部２８の指示
に従って太陽電池８ａのみ使用したり、余力が有った場
合は畜電池８ｂに充電させて電力の安定供給を行うよう
にしたものである。前記第２制御部２８は、電動機５に
通電してその駆動力を補助させようとする自転車の速度
範囲（例えば５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈまで）を設定
しておく速度範囲設定部２９と、その速度範囲設定部２
９のデータを取込み、速度センサ７ｂの検出信号と比例
してその結果を出力する比例判断部３０と、この比例判
断部３０の信号により太陽電池８ａまたは畜電池８ｂの
回路を開閉するスイッチ部３１とを有している。
【００２４】また、踏力の範囲を設定しておくトルク設
定部３２と、そのトルク設定部３２のデータを取込み、
トルクセンサ７ａの検出信号と比較してその結果を出力
する比較判断部３３と、この比較判断部３３の信号によ
り前記スイッチ部３１からの電源（電圧または電流）を
調整する電源調整部３４とを有している。図中３５はこ
の制御装置９用に台板４に設けた点検蓋、３６はメイン
スイッチである。
【００２５】前記部品は、トルクセンサ７ａを別にして
図１，図２に示すように太陽電池駆動部付き自転車用車
輪Ａとして一体に組立てられている。従って、本実施例
の太陽電池駆動部付き自転車用車輪Ａは、まず、チェン
１８を後車輪のフリーホイルから取外した後、この後車
輪をそのハブ軸と共につめ１２，１２から取外す。
【００２６】この後、太陽電池駆動部付き自転車用車輪
Ａのハブ軸１を前記つめ１２，１２同士に装着し、チェ
ン１８をフリーホイル１６に連結してその張り具合を調
整しナット３７を締付けて固定する。前記ハブ軸１を固
定後、回り止め材６をフレーム１０に係止しボルトで台
板４に固定する。
【００２７】トルクセンサ７ａのレバー２３をフレーム
１０に固定し、小スプロケット２１をチェン１８の引張
側に係止しスプリング２４で上方に押圧させる。そし
て、そのセンサ２２の出力ケーブルを前記制御装置９と
接続する。以上の作業により、従来の自転車を太陽電池
で駆動する電動機付き自転車に改造することができる。
【００２８】次に本実施例の作用を説明する。まず、メ
インスイッチ３６を閉じ自転車に乗ってペダルを踏む。
自転車の速度が０ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈ未満のとき
は、スイッチ部３１が比較判断部の信号によって開いた
状態となっており、踏力のみで走行させる。このとき太
陽電池８ａの起電力は電源調整部３４の信号により、第
１制御部２７が畜電池８ｂに充電させる。自転車の速度
が５ｋｍ／ｈ以上で２０ｋｍ／ｈ以下となったとき、ス
イッチ部３１が閉じる。また、トルクセンサ７ａで検出
した踏力が設定値の範囲内にあるとき、比較判断部３３
がその大小に比例した信号を出し、電源調整部３４はこ
れに比例して電力を増減させる。従って、自転車の速度
が設定値範囲内であって、しかも踏力が設定値範囲内に
あるとき、電動機５を駆動して走行時の補助をし、その
踏力に比例して電動機５の駆動力を調整する。この場
合、最低速と高速の場合は電動機の駆動を停止して踏力
のみによる安全走行を行わせ、中低速から中高速の範囲
内のみ電動機の駆動を行うと共に、踏力のきつさの度合
いに応じて電動機の駆動力を調整し楽な走行をさせる。
また、このとき、調整部３４の信号によって太陽電池の
起電力に余力が有ると畜電池８ｂに充電させ、不足の場
合は放電（給電）させる。
【００２９】以上、本発明の実施例を説明してきたが、
本発明の具体的な構成は本実施例で限定させるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。
【００３０】例えば、実施例では、トルクセンサ７ａは
チェン１８の張力を利用する構造のものとしたが、これ
に限らず、フリーホイル１６とハブ体１４との間に設定
してもよい。
【００３１】速度センサ７ｂの構造や取付位置も任意で
ある。
【００３２】電動機５はハブ軸１を同心にビルトインさ
れるもので説明したが、鍔部１５に大ギヤを取付け、こ
れに回転軸を有する直流電動機にピニオンを取付け噛合
させるようにしてもよい。この場合、電動機は台板の外
面側に取付けることもできる。また、減速機付きの電動
機を使用してもよい。
【００３３】制御装置９の構成や作用も任意である。ま
た、速度制御にインバータ等を使用してもよい。
【００３４】畜電池８ｂの形状は任意であり、また、台
板の外面側に取付けてもよい。
【００３５】電動機と鍔部との間に遊星歯車装置４０を
設け、これによって高速型電動機の回転を減速させて使
用するようにしてもよい（図６参照）。
【００３６】
【発明の効果】以上、説明してきたように本発明請求項
１記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪にあっては、
前記構成としたため、既存の自転車を太陽電池で駆動す
る電動機付き自転車に簡単に改造することができる。ま
た、太陽電池により経済走行ができるし、畜電池との組
合せで安定的に走行することができる等の効果が得られ
る。
【００３７】請求項２記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪では、前記構成としたため、踏力を軽減させて楽
に走行することができ、速度によって電動機の発停を行
って安全走行させることができる等の効果が得られる。
【００３８】請求項３記載の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪では、前記構成としたため、駆動部廻りを簡単な
構造とし、コンパクトに形成することができる等の効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車
輪を示す断面図である。
【図２】実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪を示
す側面図である。
【図３】実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪の取
付状態を示す全体図である。
【図４】実施例のトルクセンサの取付状態を示す説明図
である。
【図５】実施例の電気回路を示すブロック図である。
【図６】他の実施例の減速部回りを示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 １ ハブ軸 ２ ハブ ３ リム ４ 台板 ５ 電動機 ５ａ 固定子 ５ｂ 回転子 ６ 回り止め材 ７ａ トルクセンサ ７ｂ 速度センサ ８ａ 太陽電池 ８ｂ 畜電池（２次電池） ９ 制御装置 １０ フレーム １１ 自転車 １２ フレームつめ １５ 鍔部 ２７ 電力の安定供給を行う第１制御部 ２８ 自転車の速度によって電動機を発停させる第２制
御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自転車フレームのつめ同士に着脱自在に
    固定されるハブ軸と；ひとつの鍔部が円盤状に拡大形成
    されると共に該鍔部先端に設けたリムを自転車フレーム
    の中央部に配置させるハブと；前記ハブの円盤状鍔部に
    対向した状態でハブ軸に軸支され該円盤状鍔部と共に前
    記つめ同士の間に装着される台板と；前記台板等に固定
    された太陽電池と；前記太陽電池を電源としハブを駆動
    する電動機と；前記太陽電池の起電力の余分を充電し不
    足分を放電する２次電池と；前記台板をフレームに固定
    する回り止め材と；を備えていることを特徴とした太陽
    電池駆動部付き自転車用車輪。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の太陽電池駆動部付き自転
    車用車輪において、 前記ハブを人の踏力で駆動するときのトルクを検出する
    トルクセンサと；前記ハブの回転数を検出する速度セン
    サと；前記トルクセンサの信号を受けて電動機への供給
    電源の調整を行い、速度センサの信号を受けて電動機の
    発停を行う制御器と；を設けたことを特徴とする太陽電
    池駆動部付き自転車用車輪。
  3. 【請求項３】 前記電動機の固定子がハブ軸と同心にし
    て台板に固定され、かつ回転子がハブ軸と同心にしてハ
    ブに固定されている請求項１または２記載の太陽電池駆
    動部付き自転車用車輪。
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