JPH07300090A

JPH07300090A - 駆動力合成装置

Info

Publication number: JPH07300090A
Application number: JP11373394A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Uchiyama; 敦内山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-04-30
Filing date: 1994-04-30
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】駆動力合成装置の構成を簡単にし、かつ、こ
れを小形化、軽量化させる。また、駆動力の合成比率の
精度を向上させる。更に、駆動源側から被駆動体側に駆
動力が伝えられるときの動力損失を小さくさせる。【構成】固定側であるハウジング２４に第１軸心１１
回りに回転自在に支承されて被駆動体である後輪９を連
結させる回転基体３１を設ける。この回転基体３１に第
２軸心３７回りに回転自在に支承されるピニオン３８を
設け、このピニオン３８が上記第１軸心１１回りに公転
するようにする。上記ピニオン３８を回転駆動させる力
で上記回転基体３１を回転可能とさせる第１駆動手段２
１を設ける。同上ピニオン３８を回転駆動させる力で同
上回転基体３１を回転可能とさせる第２駆動手段２２を
設ける。上記第１駆動手段２１の駆動状態を検出し、こ
の検出信号に基づき、上記第２駆動手段２２の駆動状態
を制御する制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、第１駆動手段と、第
２駆動手段とから出力される各駆動力を合成し、この合
成力により被駆動体を駆動させるようにした駆動力合成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記駆動力合成装置には、従来、自転車
に適用されたものがある。

【０００３】これによれば、自転車における本来の人力
たる駆動力に、車載の電動機の駆動力が合成されて、自
転車の走行が、より軽快になされるようになっている。

【０００４】これをより詳しく説明すると、車体の固定
側にペダル軸が支承され、このペダル軸にペダルが連結
されている。また、上記ペダル軸にワンウェイクラッチ
などの連動手段を介してチェーンホイールが連結され、
更に、このチェーンホイールに伝動チェーン等を介し被
駆動体である後輪が連結されている。

【０００５】上記ペダルを踏み込んで、人力により上記
ペダル軸を回転駆動させれば、この駆動力は、上記連動
手段を介してチェーンホイールに伝えられ、更に、上記
伝動チェーン等を介し後輪に伝えられて、自転車が走行
可能とされる。

【０００６】また、車体に電動機が搭載され、この電動
機の出力部に同上チェーンホイールが連結されている。
また、上記連動手段にトルク検出手段が連結されてい
る。

【０００７】自転車の走行中、ペダルから連動手段等を
介してチェーンホイールに伝えられる駆動トルクが上記
トルク検出手段により検出される。そして、この検出信
号に基づいて、制御手段により上記人力の駆動力が求め
られると共に、この駆動力に対する所望比率の電動機の
駆動力がこの電動機から出力されるよう制御される。そ
して、これら両駆動力が合成され、その合成駆動力で上
記自転車が走行させられるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
成の駆動力合成装置では、人力による駆動状態の検出が
トルク検出手段によってなされているが、このために次
のような問題がある。

【０００９】第１に、トルク検出手段は、構成が複雑で
あると共に、形状が大きく、かつ、重いものである。こ
のため、駆動力合成装置は構成複雑になると共に、大形
化、重量化することとなる。よって、特に、自転車など
構成の簡素化、コンパクト化、および軽量化が要求され
る場合には、上記駆動力合成装置を適用することは好ま
しくない。

【００１０】第２に、同上トルク検出手段は、通常、ト
ーションバーを用いた機械的なものであるため、このト
ルク検出手段による検出信号には誤差が生じ易く、よっ
て、両駆動力の合成比率の精度が粗くなるという問題が
ある。

【００１１】第３に、前記連動手段にトルク検出手段を
連結させるために、複数のワンウェイクラッチを設ける
必要があり、よって、動力損失が大きいという問題があ
る。

【００１２】

【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、次の点を目的とする。

【００１３】第１に、駆動力合成装置の構成を簡単に
し、かつ、これを小形化、軽量化させるようにする。

【００１４】第２に、駆動力合成装置において、両駆動
力の合成比率の精度を向上させるようにする。

【００１５】第３に、駆動力合成装置において、駆動源
側から被駆動体側に駆動力が伝えられるときの動力損失
を小さくさせるようにする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明は、次の如くである。

【００１７】なお、この「課題を解決するための手段」
の項において、下記した括弧内の用語は、特許請求の範
囲の用語に対応するものである。

【００１８】この発明の駆動力合成装置は、ハウジング
（固定側）２４に第１軸心１１回りに回転自在に支承さ
れて後輪（被駆動体）９を連結させる回転基体３１を設
け、この回転基体３１に第２軸心３７回りに回転自在に
支承されるピニオン３８を設け、このピニオン３８が上
記第１軸心１１回りに公転するようにし、上記ピニオン
３８を回転駆動させる力で上記回転基体３１を上記第１
軸心１１回りに回転可能とさせる第１駆動手段２１を設
けると共に、同上ピニオン３８を回転駆動させる力で同
上回転基体３１を同上第１軸心１１回りに回転可能とさ
せる第２駆動手段２２を設け、上記第１駆動手段２１の
駆動状態を検出し、この検出信号に基づき、上記第２駆
動手段２２の駆動状態を制御する制御手段６９を設けた
ものである。

【００１９】上記の場合、第２駆動手段２２を一方向の
回転方向にのみ回転駆動可能とさせる逆転阻止手段７２
を設けてもよい。

【００２０】また、第１駆動手段２１を人力としてもよ
い。

【００２１】

【作用】上記構成による作用は次の如くである。

【００２２】なお、この「作用」の項において、下記し
た括弧内の用語は、特許請求の範囲の用語に対応するも
のである。

【００２３】図１において、第１駆動手段２１と第２駆
動手段２２とを共に駆動させると、これらの各駆動力が
共にピニオン３８を回転駆動させようとする。

【００２４】このとき、第１駆動手段２１の第１駆動ギ
ヤ４４がピニオン３８に与える第１駆動力Ｐ₁ と、第２
駆動手段２２の第２駆動ギヤ４８が同上ピニオン３８に
与える第２駆動力Ｐ₂ との関係において、第１の例とし
て、上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ が互いに等し
くて、上記ピニオン３８の周方向でみて上記第１駆動力
Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ の方向が互いに逆であるときに
は、上記ピニオン３８は第２軸心３７回りに自転するこ
となく、第１軸心１１回りに公転し、これに伴って、回
転基体３１が同上第１軸心１１回りに回転駆動させられ
る。そして、この回転基体３１に連結された後輪（被駆
動体）９に上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ とが合
成されて伝えられる。

【００２５】この場合、上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動
力Ｐ₂ の「比率」は１：１に保たれたままで、回転基体
３１が回転駆動させられる。

【００２６】なお、上記の場合、第１駆動力Ｐ₁ と第２
駆動力Ｐ₂ の方向が上記ピニオン３８の周方向でみて同
方向であるときには、上記ピニオン３８は第２軸心３７
回りに単に遊転させられるだけで、同上ピニオン３８は
第１軸心１１回りには公転しない。よって、第１駆動力
Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ はいずれも上記回転基体３１に伝
えられることはなく、この回転基体３１は静止状態に保
たれる。

【００２７】第２の例として、上記第１駆動力Ｐ₁ と第
２駆動力Ｐ₂ の値が互いに相違すると、これら両駆動力
の差によって、上記ピニオン３８が第２軸心３７回りに
自転させられ、かつ、これと共にピニオン３８が第１軸
心１１回りに公転させられる。そして、このようにピニ
オン３８が自転と公転とをすることにより、上記第１駆
動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ の「比率」が一定に保たれ、
この状態で、回転基体３１が回転駆動させられる。そし
て、この回転基体３１に連結された後輪（被駆動体）９
に、上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ とが合成され
て伝えられる。

【００２８】上記の場合、第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力
Ｐ₂ の「比率」の大きさに応じて、第１駆動手段２１の
駆動状態と、第２駆動手段２２の駆動状態とが変化す
る。

【００２９】そこで、上記第１駆動手段２１と第２駆動
手段２２の各駆動状態をそれぞれ調整制御すれば、上記
「比率」を任意に変更調整することができる。この点に
着目し、この発明は、制御手段６９により、上記第１駆
動手段２１の駆動状態を検出し、この検出信号に基づ
き、上記第２駆動手段２２の駆動状態を制御して、所望
の「比率」を得るようにしてある。

【００３０】そして、上記制御によれば、上記第１駆動
力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ の「比率」を所望値に保った状
態で、これら第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ とが合成
されて、上記回転基体３１を介し後輪（被駆動体）９に
その合成駆動力が伝えられる。このため、「比率」を所
望値に保った状態で、両駆動力を合成させようとする際
に、従来、必要とされていたトルク検出手段は不要とな
る。

【００３１】ところで、上記第２駆動手段２２を、例え
ば、電動機やエンジンとした場合で、これの駆動が消電
や、燃料切れ等で停止したとすれば、上記第１駆動手段
２１のみが駆動することとなる。すると、それまで、一
方向の回転方向に回転駆動していた第２駆動手段２２
が、ピニオン３８を介し上記第１駆動手段２１から与え
られる駆動力で空転状に逆転し、上記第１駆動手段２１
の駆動力が上記後輪（被駆動体）９側に伝えられなくな
る。

【００３２】そこで、上記構成において、第２駆動手段
２２を一方向の回転方向にのみ回転駆動可能とさせる逆
転阻止手段７２を設けてもよい。

【００３３】このようにすれば、上記第２駆動手段２２
の逆転が阻止されることから、上記第１駆動手段２１の
駆動力により、ピニオン３８は第２軸心３７回りに自転
しながら第１軸心１１回りに公転し、これに伴って、回
転基体３１が回転駆動させられることとなる。そして、
この回転基体３１に連結された後輪（被駆動体）９に上
記第１駆動手段２１の駆動力が伝えられる。

【００３４】また、第１駆動手段２１を人力としてもよ
い。

【００３５】このようにすれば、駆動力合成装置１７を
自転車に適用できる。

【００３６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００３７】図において、符号１は乗り物であり、か
つ、鞍乗型車両の一例である動力付自転車で、図中矢印
Ｆｒはその前方を示している。なお、下記する左右と
は、上記前方に向っての方向をいうものとする。

【００３８】上記自転車１は、車両の固定側である車体
フレーム２を有し、この車体フレーム２の前部にフロン
トフォーク３が操向自在に支承されている。このフロン
トフォーク３の下端に車軸４により前輪５が回転自在に
支承され、同上フロントフォーク３の上端にバー式のハ
ンドル６が取り付けられている。

【００３９】同上車体フレーム２の後部には車軸８によ
り後輪９が回転自在に支承されている。

【００４０】同上車体フレーム２の前後方向における中
途部の下部には、フロントチェーンホイール１０が支承
され、このフロントチェーンホイール１０は左右に延び
る第１軸心１１回りに回転自在とされている。一方、前
記後輪９用の車軸８の軸心上にリヤチェーンホイール１
３が設けられ、このリヤチェーンホイール１３は上記後
輪９と共に回転する。上記両ホイール１０，１３に伝動
チェーン１４が巻き掛けられている。また、同上車体フ
レーム２の前後方向における中途部の上部には、乗員着
座用のシート１５が取り付けられている。

【００４１】上記車体フレーム２は、その前部にヘッド
パイプ２ａを有し、このヘッドパイプ２ａに前記したよ
うにフロントフォーク３が支承されている。上記ヘッド
パイプ２ａから後下方に向ってダウンパイプ２ｂが延び
ている。また、上記ダウンパイプ２ｂの後端部から後上
方に向ってバックステー２ｃが延び、このバックステー
２ｃの上端部に前記したようにシート１５が取り付けら
れている。上記バックステー２ｃの上部から後下方に向
って左右一対のシートステー２ｄ，２ｄが延出してい
る。また、上記ダウンパイプ２ｂの下部から後方に向っ
て左右一対のチェーンステー２ｅ，２ｅが延出してい
る。そして、上記シートステー２ｄとチェーンステー２
ｅの互いに対応する各延出端が互いに結合され、この結
合部に前記のように車軸８により後輪９が支承されてい
る。

【００４２】上記フロントチェーンホイール１０を回転
駆動させる駆動力合成装置１７が設けられている。この
駆動力合成装置１７を駆動させて上記フロントチェーン
ホイール１０を回転させれば、上記伝動チェーン１４と
リヤチェーンホイール１３を介して被駆動体である後輪
９が回転させられ、自転車１が走行面１８上を前方に走
行可能となる。この場合、両ホイール１０，１３と伝動
チェーン１４とは動力伝達装置１９を構成し、駆動力合
成装置１７から出力される駆動力は上記動力伝達装置１
９を介して上記後輪９に伝えられる。そして、上記シー
ト１５に着座した乗員がハンドル６を操向操作すれば、
自転車１が所望方向に運転される。

【００４３】上記駆動力合成装置１７は、互いに別体と
して設けられる第１駆動手段２１と第２駆動手段２２と
を備えている。そして、これら第１駆動手段２１と第２
駆動手段２２とからそれぞれ出力される駆動力が合成さ
れて、この合成駆動力により、上記したように動力伝達
装置１９を介し後輪９が回転させられる。

【００４４】上記駆動力合成装置１７は車両の固定側で
ある金属製のハウジング２４を備えている。このハウジ
ング２４は、上記車体フレーム２に締結具により着脱自
在に取り付けられるハウジング本体２５と、このハウジ
ング本体２５の左右方向の一側に形成される開口を開閉
自在に閉じるカバー２６とで構成されている。

【００４５】上記ハウジング２４内には、いわゆる差動
装置２７が収容されている。この差動装置２７につき説
明すると、上記第１軸心１１上で、上記ハウジング本体
２５とカバー２６にはそれぞれ支承孔２８，２９が形成
されている。

【００４６】上記ハウジング本体２５の支承孔２８に嵌
入された軸受３０により、上記ハウジング２４に対し回
転基体３１が上記第１軸心１１回りに回転自在に支承さ
れている。上記回転基体３１は上記第１軸心１１上に並
設される円筒状の径大部３４と径小部３５とを有し、こ
れら径大部３４と径小部３５は互いに一体成形されてい
る。上記径小部３５が上記したように軸受３０によりハ
ウジング２４に支承され、同上径小部３５に前記フロン
トチェーンホイール１０が着脱自在に締結されている。

【００４７】上記第１軸心１１に直交し、かつ、上記径
大部３４を径方向に貫通する第２軸心３７上に、一対の
ピニオン３８，３８が設けられている。これら両ピニオ
ン３８，３８は、径大部３４内に位置して、上記第１軸
心１１を中心として対称的に設けられている。これら各
ピニオン３８は互いに同形同大のべベルギヤで、上記第
２軸心３７上に設けられた枢支軸３９により上記径大部
３４に支承され、同上第２軸心３７回りに遊転自在とさ
れている。また、上記各ピニオン３８は上記回転基体３
１と共に第１軸心１１回りに回転し、この際、上記各ピ
ニオン３８は上記第１軸心１１回りに公転することとな
る。

【００４８】前記第１駆動手段２１は、上記第１軸心１
１上に位置する回転駆動軸たるペダル軸４１を有してい
る。このペダル軸４１は前記支承孔２９と径小部３５と
を貫通して、これらの内周面に嵌入された軸受４２，４
３によってハウジング２４側に支承され、上記第１軸心
１１回りに回転自在とされている。

【００４９】上記第１軸心１１上で、ペダル軸４１に支
持される第１駆動ギヤ４４が設けられ、この第１駆動ギ
ヤ４４は上記ペダル軸４１に一体成形されている。上記
第１駆動ギヤ４４はベベルギヤで、上記径大部３４内で
上記両ピニオン３８，３８にともに噛合している。ま
た、上記ペダル軸４１の左右各端にそれぞれペダル４５
が締結具４６により着脱自在に取り付けられて、これら
両ペダル４５，４５はペダル軸４１の径方向で互いに逆
方向に突出している。

【００５０】上記第１駆動手段２１の駆動源は乗員の人
力であり、この乗員が上記各ペダル４５，４５を交互に
踏み込んで、上記ペダル軸４１を回転させれば（図１中
矢印Ａ）、これと共に回転する第１駆動ギヤ４４が上記
各ピニオン３８を第１駆動力Ｐ₁ により第２軸心３７回
りに自転させようとする（図１中矢印Ｂは、両ピニオン
３８のうち前側のピニオン３８の自転方向を示してい
る。）。また、このように、上記第１駆動ギヤ４４が各
ピニオン３８を回転駆動させる第１駆動力Ｐ₁ で、上記
回転基体３１が第１軸心１１回りに回転可能（図１中矢
印Ａ）とされている。

【００５１】前記第２駆動手段２２は、上記第１軸心１
１上に位置する第２駆動ギヤ４８を有している。この第
２駆動ギヤ４８は、ギヤ部分が上記第１駆動ギヤ４４と
同形同大で、上記ペダル軸４１に対し相対的に回転自在
となるようこのペダル軸４１に支承され、上記両ピニオ
ン３８，３８にともに噛合している。

【００５２】上記第２駆動手段２２の駆動源は電動機４
９である。この電動機４９は上記車体フレーム２に締結
具により着脱自在に取り付けられるケーシング５０と、
このケーシング５０に軸受５１により支承される回転軸
５２とを備えている。この回転軸５２は上記第２軸心３
７上に位置し、この第２軸心３７回りに回転駆動させら
れる。

【００５３】上記回転軸５２の出力部に、上記第２駆動
ギヤ４８を連動させるギヤ式の減速機構５４が設けられ
ている。この減速機構５４は上記ハウジング本体２５に
一体成形されるケーシング５５を有し、このケーシング
５５に上記電動機４９のケーシング５０が着脱自在に連
結されている。

【００５４】上記減速機構５４は、上記第１軸心１１上
で前記第２駆動ギヤ４８に取り付けられる入力ギヤ５６
を有している。また、上記第２軸心３７上に位置して上
記入力ギヤ５６に噛合する出力ギヤ５７が軸受５８によ
り上記ケーシング５５に支承され、上記出力ギヤ５７は
第２軸心３７回りに回転自在とされている。上記入力ギ
ヤ５６と出力ギヤ５７は共にべベルギヤで、入力ギヤ５
６の径寸法は出力ギヤ５７よりも十分に大きくされ、つ
まり、大きい減速比とされている。

【００５５】また、上記出力ギヤ５７を上記回転軸５２
の出力部に連動させる遊星機構６０が設けられている。
この遊星機構６０は上記第２軸心３７上で、回転軸５２
に取り付けられるサンギヤ６１と、ケーシング５５に取
り付けられるインナギヤ６２と、上記出力ギヤ５７に取
り付けられるキャリア６３とを備え、また、上記キャリ
ア６３に支承されて上記サンギヤ６１とインナギヤ６２
とに噛合するプラネタリギヤ６４を備え、このプラネタ
リギヤ６４は自転可能であると共に、上記第２軸心３７
回りに公転可能とされている。

【００５６】そして、上記電動機４９の駆動により、上
記回転軸５２を一方向に回転（正転）させれば（図１中
矢印Ｃ）、まず、上記電動機４９の駆動力が上記遊星機
構６０により減速されて出力ギヤ５７に伝えられる。更
に、この駆動力は上記出力ギヤ５７から入力ギヤ５６を
介し第２駆動ギヤ４８に伝えられ、この第２駆動ギヤ４
８が上記各ピニオン３８を第２駆動力Ｐ₂ により第２軸
心３７回りに回転させようとする（図１中矢印Ｄは、両
ピニオン３８のうち前側のピニオン３８の自転方向を示
している。）。また、このように、上記第２駆動ギヤ４
８が各ピニオン３８を回転駆動させる第２駆動力Ｐ₂
で、上記回転基体３１が第１軸心１１回りに回転可能
（図１中矢印Ａ）とされている。

【００５７】上記の場合、駆動力合成装置１７は車体フ
レーム２の前後方向中途部の下方近傍に位置している。
より具体的には、上記駆動力合成装置１７のハウジング
２４は上記車体フレーム２のダウンパイプ２ｂ後部の下
方近傍に位置している。また、上記電動機４９のケーシ
ング５０は上記ダウンパイプ２ｂの下方近傍で、このダ
ウンパイプ２ｂに沿うよう前上方に向って突出してい
る。

【００５８】上記電動機４９の駆動用の電力をこの電動
機４９に供給する上下一対のバッテリ６６，６６が設け
られている。これらバッテリ６６は前記バックステー２
ｃに支持され、かつ、外側方からカバー体６７によって
開閉自在に覆われている。また、上記第１駆動手段２１
と第２駆動手段２２を電子的に制御する制御手段６９が
設けられ、この制御手段６９のコントローラ７０は上記
ダウンパイプ２ｂ前部の下方近傍に位置して、このダウ
ンパイプ２ｂに支持されている。上記ケーシング５０と
コントローラ７０とはその外側方からカバー体７１によ
って一体的に開閉自在に覆われている。

【００５９】図１において、第１駆動手段２１と第２駆
動手段２２とを共に駆動させると、これらの各駆動力が
共にピニオン３８を回転駆動させようとする。

【００６０】このとき、第１駆動手段２１の第１駆動ギ
ヤ４４がピニオン３８に与える第１駆動力Ｐ₁ と、第２
駆動手段２２の第２駆動ギヤ４８が同上ピニオン３８に
与える第２駆動力Ｐ₂ との関係において、第１の例とし
て、上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ が互いに等し
くて、上記ピニオン３８の周方向でみて上記第１駆動力
Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ の方向が互いに逆であるときに
は、上記ピニオン３８は第２軸心３７回りに自転するこ
となく、第１軸心１１回りに公転し、これに伴って、回
転基体３１が同上第１軸心１１回りに回転駆動させられ
る。そして、この回転基体３１に動力伝達装置１９を介
し連結された後輪９に上記第１駆動力Ｐ₁と第２駆動力
Ｐ₂ とが合成されて伝えられる。

【００６１】この場合、上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動
力Ｐ₂ の「比率」は１：１に保たれたままで、回転基体
３１が回転駆動させられる。

【００６２】なお、上記の場合、第１駆動力Ｐ₁ と第２
駆動力Ｐ₂ の方向が上記ピニオン３８の周方向でみて同
方向であるときには、上記ピニオン３８は第２軸心３７
回りに単に遊転させられるだけで、同上ピニオン３８は
第１軸心１１回りには公転しない。よって、第１駆動力
Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ はいずれも上記回転基体３１に伝
えられることはなく、この回転基体３１は静止状態に保
たれる。

【００６３】第２の例として、上記第１駆動力Ｐ₁ と第
２駆動力Ｐ₂ の値が互いに相違すると、これら両駆動力
の差によって、上記ピニオン３８が第２軸心３７回りに
自転させられ、かつ、これと共にピニオン３８が第１軸
心１１回りに公転させられる。そして、このようにピニ
オン３８が自転と公転とをすることにより、上記第１駆
動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ の「比率」が一定に保たれ、
この状態で、回転基体３１が回転駆動させられる。そし
て、この回転基体３１に動力伝達装置１９を介し連結さ
れた後輪９に上記第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ とが
合成されて伝えられる。

【００６４】上記の場合、第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力
Ｐ₂ の「比率」の大きさに応じて、第１駆動手段２１の
駆動状態の一例である第１駆動ギヤ４４の回転速度と、
第２駆動手段２２の駆動状態の一例である第２駆動ギヤ
４８の回転速度が変化する。

【００６５】そこで、上記第１駆動手段２１と第２駆動
手段２２の各駆動状態をそれぞれ調整制御すれば、上記
「比率」を任意に変更調整することができる。この点に
着目し、前記制御手段６９により、上記第１駆動手段２
１の駆動状態を検出し、この検出信号に基づき、上記第
２駆動手段２２の駆動状態が制御されるようになってい
る。

【００６６】図１と図３において、前記制御手段６９に
つき詳しく説明する。

【００６７】上記制御手段６９は前記ペダル軸４１に取
り付けられる浅い椀状の第１被検出体７３を有し、この
第１被検出体７３はその外周部に切り欠き７４を有して
いる。また、上記第１被検出体７３の外周部に対応する
第１検出手段７５が設けられている。この第１検出手段
７５は前記ハウジング２４に締結具７６によって着脱自
在に取り付けられ、前記コントローラ７０に電気的に接
続されている。

【００６８】また、同上制御手段６９は、前記電動機４
９の回転軸５２に取り付けられる円板状の第２被検出体
７８を有し、この第２被検出体７８の外周面に対応する
エンコーダなど第２検出手段７９が設けられている。こ
の第２検出手段７９は上記電動機４９のケーシング５０
に締結具８０によって着脱自在に取り付けられ、同上コ
ントローラ７０に電気的に接続されている。

【００６９】上記コントローラ７０には、第１入力イン
タフェース８２、第１回転速度演算手段８３、および指
令速度演算手段８４が設けられ、上記第１入力インタフ
ェース８２に上記第１検出手段７５が接続されている。
また、第２入力インターフェース８６、および第２回転
速度演算手段８７が設けられ、上記第２入力インターフ
ェース８６に上記第２検出手段７９が接続されている。
また、上記指令速度演算手段８４と第２回転速度演算手
段８７の各出力信号を入力する偏差演算手段８８と、こ
の偏差演算手段８８に接続される制御量演算手段８９お
よび電力増幅器を一例とする出力調整手段９０が設けら
れ、この出力調整手段９０に上記電動機４９が接続され
ている。

【００７０】そして、人力をペダル４５に入力してペダ
ル軸４１を回転させたとき、これに伴って回転する第１
被検出体７３を介し、上記第１検出手段７５によってこ
の回転状態が検出され、各々９０°の位相差をもったパ
ルスが得られる。このパルスによる検出信号が上記制御
手段６９における第１入力インタフェース８２を介し第
１回転速度演算手段８３に入力される。

【００７１】すると、上記第１回転速度演算手段８３に
おいて、ここに入力されたパルスの位相によりペダル軸
４１の回転方向が判断されると共に、その周波数（もし
くは周期）により、上記ペダル軸４１の回転速度（第１
駆動手段２１の運転状態の一例としての回転速度）が演
算される。この際、上記ペダル軸４１が図１中矢印Ａと
逆に回転していると判断されたときは、自転車１を前進
させようとする状態ではないため、電動機４９は駆動し
ないままに保たれる。一方、上記ペダル軸４１が図１中
矢印Ａの方向に回転していると判断されれば、上記電動
機４９にバッテリ６６から電力が供給されて、これが駆
動させられ、かつ、回転軸５２が図１中矢印Ｃの方向に
回転（正転）させられる。

【００７２】上記指令速度演算手段８４において、上記
第１回転速度演算手段８３の演算結果からみて、第１駆
動力Ｐ₁ と第２駆動力Ｐ₂ の「比率」に所望の「比率」
を得るためには、上記第１駆動手段２１の電動機４９を
どのような回転速度にすればよいかが演算され、この演
算結果である電動機４９への指令速度が、上記偏差演算
手段８８に入力される。

【００７３】上記所望の「比率」の値は、上記指令速度
演算手段８４に予めプログラムされ、かつ、制御手段６
９の外部から任意に選択操作ができることとなってい
る。

【００７４】一方、上記電動機４９が駆動するとき、回
転軸５２に伴って回転する第２被検出体７８を介し、上
記第２検出手段７９によってこの回転状態が検出され
る。そして、この検出信号が上記制御手段６９における
第２入力インターフェース８６を介し第２回転速度演算
手段８７に入力される。

【００７５】すると、上記第２回転速度演算手段８７に
おいて、電動機４９の回転速度（第２駆動手段２２の運
転状態の一例としての回転速度）が演算され、この結果
が上記偏差演算手段８８にフィードバックされる。そし
て、この偏差演算手段８８において、上記第２回転速度
演算手段８７から入力された電動機４９の回転速度と、
前記指令速度演算手段８４からの指令速度とが対比さ
れ、制御量演算手段８９で、所望の「比率」を得るため
の演算が行われ、この演算結果が出力調整手段９０に入
力されて、この出力調整手段９０により、上記電動機４
９が改めて駆動させられる。

【００７６】以下、上記動作が繰り返されて、ペダル軸
４１の回転速度に基づき電動機４９の回転速度が制御さ
れ、これにより、所望の「比率」が保たれる。このよう
にして、次に詳述するように、前記した第１の例や第２
の例が任意に得られる。

【００７７】例えば、前記第１の例では、人力に基づく
第１駆動手段２１の駆動によってピニオン３８に与えら
れる第１駆動力Ｐ₁ と、第２駆動手段２２の電動機４９
の駆動によって同上ピニオン３８に与える第２駆動力Ｐ
₂ とは互いに等しく、つまり、「比率」が１：１であ
る。そして、このようになるよう制御すれば、第１駆動
手段２１の人力の負担するトルクが変動するとき、この
トルクに、第２駆動手段２２の電動機４９の負担するト
ルクが常に等しくされる。つまり、この制御によれば、
乗員は自力で走行する場合の１／２のトルクで走行がで
きることとなる。

【００７８】上記の場合、ピニオン３８、第１駆動ギヤ
４４、および第２駆動ギヤ４８は互いに相対回転するこ
となく、一体的に第１軸心１１の回りに回転し、互いに
動力伝達をしないため、その分、動力の損失が制御され
る。また、上記ペダル４５に対しフロントチェーンホイ
ール１０は等速で回転するため、通常の自転車と同じ走
行操作で、走行できる。

【００７９】一方、前記第２の例において、第１駆動力
Ｐ₁ を第２駆動力Ｐ₂ よりも大きく（もしくは小さく）
なるような「比率」に制御すれば、人力の負担するトル
クの方が電動機４９が負担するトルクよりも大きくなる
（もしくは小さくなる）。

【００８０】これに基づき、上記制御手段６９は、次の
ように構成されている。即ち、自転車１が低速のとき
は、第１駆動力Ｐ₁ よりも第２駆動力Ｐ₂ が大きくなる
こととされ、中速のときは第１駆動力Ｐ₁ と第２駆動力
Ｐ₂ とが互いに等しくされ、高速のときは第１駆動力Ｐ
₁ よりも第２駆動力Ｐ₂ が小さく、もしくは零になるよ
うにされる。

【００８１】また、特に上り坂を走行する場合などにお
いて、第１駆動力Ｐ₁ が、ある設定値を越えるときに
は、第１駆動力Ｐ₁ よりも第２駆動力Ｐ₂ がより大きく
なることとされている。

【００８２】上記第２駆動手段２２を一方向の回転方向
（図１中矢印Ｃ）にのみ回転（正転）駆動可能とさせる
逆転阻止手段７２が設けられている。

【００８３】ところで、上記電動機４９が故障したとき
や、バッテリ６６のバッテリ容量が低下したときには、
人力のみの走行となる。すると、それまで、正転駆動し
ていた第２駆動手段２２が、上記ピニオン３８を介して
第１駆動手段２１から与えられる駆動力で空転状に逆転
しようとする。しかし、この逆転は、上記逆転阻止手段
７２により阻止され、上記第２駆動ギヤ４８は停止状態
とされる。

【００８４】そして、このときは、ペダル４５の回転の
１／２でフロントチェーンホイール１０が回転すること
となる。この場合、後輪９への減速比は２倍になって、
自転車１の速度が１／２になるが、上記したようにペダ
ル４５に対するトルクは電動機４９の有無には関係ない
ので、電動機４９や制御手段６９が突然停止してもペダ
ル４５が重くて、こげなくなるようなことはなく、好都
合である。また、人力で第２駆動ギヤ４８や電動機４９
を無用に回転させることはないため、無用な駆動力の消
費が防止されて効率的である。

【００８５】また、上記の駆動力合成装置１７は、自転
車に本来的に設けられるペダル軸４１を利用して、周知
の差動装置２７を適用したものであるため、構成が簡単
で、成形が容易にできるという利点がある。

【００８６】また、左右一対のペダル４５は、一体的な
一本のペダル軸４１で連結されているため、このペダル
軸４１を複数部材で構成することに比べて、強度上有益
である。

【００８７】また、上記駆動力合成装置１７を構成する
第１駆動手段２１と第２駆動手段２２は互いに近接して
設けられ、これらは重量物であるため、マスの集中が得
られ、しかも、上記駆動力合成装置１７は車体フレーム
２の下側に配置されて低重心化が得られるため、操縦性
の点で有益である。

【００８８】なお、以上は図示の例によるが、第１駆動
手段２１と第２駆動手段２２の各駆動源は、いずれか一
方もしくは双方が、人力、電動機、内燃機関であっても
よく、内燃機関である場合には、出力調整手段９０は気
化器や燃料噴射装置とされる。

【００８９】また、この実施例では、第１駆動手段２１
や第２駆動手段２２の駆動状態の判断は、速度を検出す
ることにより行ったが、これに代えて、次のようにして
もよい。即ち、いずれか一方のペダル４５から第１駆動
ギヤ４４に至る間にトーションバーを介設し、これの捩
り量（変位量）を検出し、これにより、上記駆動状態の
判断をしてもよい。

【００９０】更に、差動装置２７は遊星歯車機構であっ
てもよい。

【００９１】

【発明の効果】この発明によれば、固定側に第１軸心回
りに回転自在に支承されて被駆動体を連結させる回転基
体を設け、この回転基体に第２軸心回りに回転自在に支
承されるピニオンを設け、このピニオンが上記第１軸心
回りに公転するようにし、上記ピニオンを回転駆動させ
る力で上記回転基体を上記第１軸心回りに回転可能とさ
せる第１駆動手段を設けると共に、同上ピニオンを回転
駆動させる力で同上回転基体を同上第１軸心回りに回転
可能とさせる第２駆動手段を設け、上記第１駆動手段の
駆動状態を検出し、この検出信号に基づき、上記第２駆
動手段の駆動状態を制御する制御手段を設けてある。こ
のため、次の効果がある。

【００９２】即ち、第１駆動手段と第２駆動手段とを共
に駆動させると、これらの各駆動力が共にピニオンを回
転駆動させようとする。この際、これら第１駆動力と第
２駆動力の差によって、上記ピニオンが第２軸心回りに
自転させられ、かつ、これと共にピニオンが第１軸心回
りに公転させられる。そして、このようにピニオンが自
転と公転とをすることにより、上記第１駆動力と第２駆
動力の「比率」が一定に保たれ、この状態で、回転基体
が回転駆動させられる。そして、この回転基体に連結さ
れた被駆動体に、上記第１駆動力と第２駆動力とが合成
されて伝えられる。

【００９３】上記の場合、第１駆動力と第２駆動力の
「比率」の大きさに応じて、第１駆動手段の駆動状態
と、第２駆動手段の駆動状態とが変化する。

【００９４】そこで、上記第１駆動手段と第２駆動手段
の各駆動状態をそれぞれ調整制御すれば、上記「比率」
を任意に変更調整することができる。この点に着目し、
この発明は、制御手段により、上記第１駆動手段の駆動
状態を検出し、この検出信号に基づき、上記第２駆動手
段の駆動状態を制御して、所望の「比率」を得るように
してある。

【００９５】そして、上記制御によれば、上記第１駆動
力と第２駆動力の「比率」を所望値に保った状態で、こ
れら第１駆動力と第２駆動力とが合成されて、上記回転
基体を介し被駆動体にその合成駆動力が伝えられる。こ
のため、「比率」を所望値に保った状態で、両駆動力を
合成させようとする際に、従来、必要とされていたトル
ク検出手段は不要となる。

【００９６】よって、第１に、構成が複雑で、形状の大
きいトルク検出手段が存在しない分、駆動力合成装置の
構成が簡単、かつ、小形化、軽量化することとなり、特
に、これら諸効果が要求される自転車に上記駆動力合成
装置を適用すれば、その車体の扱い易さや、人力の負担
の軽減等で、極めて有益である。

【００９７】第２に、第１駆動力と第２駆動力の「比
率」の調整は制御手段に対する調整でできるため、この
調整作業は容易である。また、この制御は電子的に行わ
れるため、第１駆動力と第２駆動力の「比率」の精度が
向上する。

【００９８】第３に、駆動力合成装置には、従来のよう
な、ワンウェイクラッチは不要であり、その分、第１駆
動手段や第２駆動手段から被駆動体側に駆動力が伝えら
れるときの動力損失が小さく抑えられ、特に、第１駆動
手段と第２駆動手段のうち一方の駆動手段が人力である
自転車に適用すれば、この人力の負担が軽減されて有益
である。

【００９９】ところで、上記第２駆動手段を、例えば、
電動機やエンジンとした場合で、これの駆動が消電や、
燃料切れ等で停止したとすれば、上記第１駆動手段のみ
が駆動することとなる。すると、それまで、一方向の回
転方向に回転駆動していた第２駆動手段が、ピニオンを
介し上記第１駆動手段から与えられる駆動力で空転状に
逆転し、上記第１駆動手段の駆動力が上記被駆動体側に
伝えられなくなる。

【０１００】そこで、上記構成において、第２駆動手段
を一方向の回転方向にのみ回転駆動可能とさせる逆転阻
止手段を設けてもよい。

【０１０１】このようにすれば、上記第２駆動手段の逆
転が阻止されることから、上記第１駆動手段の駆動力に
より、ピニオンは第２軸心回りに自転しながら第１軸心
回りに公転し、これに伴って、回転基体が回転駆動させ
られることとなる。そして、この回転基体に連結された
被駆動体に上記第１駆動手段の駆動力が伝えられる。

【０１０２】よって、逆転阻止手段を設けたことによ
り、第２駆動手段の駆動が不意に停止しても、第１駆動
手段により、被駆動体を駆動させることができ、よっ
て、上記緊急事態にも対処できる。

【０１０３】また、第１駆動手段を人力としてもよい。

【０１０４】このようにすれば、駆動力合成装置を自転
車に適用でき、人力の負担の軽減等ができて有益であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】駆動力合成装置の平面部分断面図である。

【図２】自転車の全体側面図である。

【図３】制御手段の電気ブロック図である。

【符号の説明】

１自転車２車体フレーム（固定側）９後輪（被駆動体）１１第１軸心１７駆動力合成装置２１第１駆動手段２２第２駆動手段２４ハウジング（固定側）３１回転基体３７第２軸心３８ピニオン４１ペダル軸４４第１駆動ギヤ４５ペダル４８第２駆動ギヤ４９電動機６９制御手段７２逆転阻止手段７５第１検出手段７９第２検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定側に第１軸心回りに回転自在に支承
されて被駆動体を連結させる回転基体を設け、この回転
基体に第２軸心回りに回転自在に支承されるピニオンを
設け、このピニオンが上記第１軸心回りに公転するよう
にし、上記ピニオンを回転駆動させる力で上記回転基体
を上記第１軸心回りに回転可能とさせる第１駆動手段を
設けると共に、同上ピニオンを回転駆動させる力で同上
回転基体を同上第１軸心回りに回転可能とさせる第２駆
動手段を設け、上記第１駆動手段の駆動状態を検出し、
この検出信号に基づき、上記第２駆動手段の駆動状態を
制御する制御手段を設けた駆動力合成装置。
【請求項２】第２駆動手段を一方向の回転方向にのみ
回転駆動可能とする逆転阻止手段を設けた請求項１に記
載の駆動力合成装置。
【請求項３】第１駆動手段が人力である請求項１もし
くは２に記載の駆動力合成装置。