JPH08175464A - 電動車両の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な運転操作を付加することなく、回生制
動時の電動モータの回転数を高めて発電量を増やすこと
ができる電動車両の動力伝達装置を提供すること。 【構成】 後輪１９からの逆駆動力を電動モータ２８に
伝達して該電動モータ２８を発電機として制動に利用す
る電動車両の動力伝達装置において、電動モータ２８の
駆動力を後輪１９に伝達するモータ動力伝達系と後輪１
９からの逆駆動力を電動モータ２８に伝達する回生制動
力伝達系を分離して両者の速比を異ならせるとともに、
両動力伝達系の切替手段であるクラッチＡ，Ｂを設け
る。本発明によれば、モータ動力伝達系と回生制動力伝
達系を分離して両者の速比を異ならせたため、回生制動
力伝達系における速比をモータ動力伝達系のそれよりも
大きく設定すれば、回生制動時の電動モータ２８の回転
数が高められて発電量が増える。又、クラッチＡ，Ｂを
ブレーキレバーの操作に連動させてＯＮ／ＯＦＦすれ
ば、特別な運転操作を要することなくモータ駆動と回生
制動の切り替えを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輪からの逆駆動力を
電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動
に利用する電動車両の動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動車両として、人力による駆動力を電
動モータによる補助動力によって補う電動モータ付自転
車が既に提案され、実用に供されている。この電動モー
タ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モータによ
る駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応じた補
助動力を車輪に付与することによってライダーの肉体的
負担を軽減するものである。

【０００３】ところで、斯かる電動モータ付自転車の中
には、下り坂を走行する際に車輪からの逆駆動力を電動
モータに伝達し、該電動モータを発電機として駆動して
発電するとともに、所要の回生制動力を得るようにした
ものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
動モータ付自転車にあっては、電動モータから車輪に至
る動力伝達系の速比がモータ駆動時と回生制動時におい
て同じであったため、回生制動時の電動モータの回転数
を上げることができず、大きな発電量を得ることができ
ないという問題があった。

【０００５】又、惰走と回生制動との切り替えには特別
の操作を要し、通常の自転車の感覚で運転操作ができな
いという問題もあった。

【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、特別な運転操作を付加するこ
となく、回生制動時の電動モータの回転数を高めて発電
量を増やすことができる電動車両の動力伝達装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、車輪からの逆駆動力を電動
モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利
用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの
駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの
逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を分
離して両者の速比を異ならせるとともに、両動力伝達系
の切替手段を設けたことを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記モータ動力伝達系と回生制動力伝達系
を遊星ギヤ機構によって構成し、該遊星ギヤ機構のキャ
リアを電動モータ側に連結し、リングギヤを車輪側に連
結し、前記切替手段を、前記遊星ギヤ機構のサンギヤの
ロックをＯＮ／ＯＦＦするクラッチＡと、前記キャリア
と前記リングギヤとの連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチ
Ｂを含んで構成したことを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、電動モータ駆動時には前記クラッチＡをＯ
Ｎし、クラッチＢをＯＦＦし、回生制動時には前記クラ
ッチＡをＯＦＦし、クラッチＢをＯＮすることを特徴と
する。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、前記切替手段をブレーキレバー
の操作に連動して動作せしめることを特徴とする。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記モータ動力伝達系と回生制動力伝達系
を平行２軸の変速段に設けられた速比の異なる２組のギ
ヤ列によって構成し、前記切替手段を各ギヤ列に設けら
れた遠心クラッチで構成したことを特徴とする。

【００１２】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記遠心クラッチの一方は設定回転数以上
でＯＮし、他方は設定回転数以上でＯＦＦするものとし
たことを特徴とする

【００１３】

【作用】本発明によれば、モータ動力伝達系と回生制動
力伝達系を分離して両者の速比を異ならせたため、回生
制動力伝達系における速比をモータ動力伝達系のそれよ
りも大きく設定すれば、回生制動時の電動モータの回転
数が高められて発電量が増加し、バッテリーの充電量が
増えて車両の航続距離が延び、或はバッテリーの小型、
軽量化が可能となる。

【００１４】又、切替手段の動作ををブレーキレバーの
操作に連動させたり、設定回転数以上でＯＮ／ＯＦＦす
る遠心クラッチ等で構成すれば、特別な運転操作を要す
ることなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを容易
に或は自動的に行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１６】＜第１実施例＞図１は本発明に係る動力伝
達装置を備える電動モータ付自動車の側面図、図２は同
電動モータ付自転車の動力伝達装置の構成を示す模式図
である。

【００１７】先ず、図１に基づいて電動モータ付自転車
１の概略構成を説明する。

【００１８】図１において、２は車体前方に位置するヘ
ッドパイプであり、該ヘッドパイプ２内にはハンドルス
テム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルス
テム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルス
テム３の下端にはフロントフォーク５が結着されてお
り、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自
在に軸支されている。

【００１９】又、前記ヘッドパイプ２には略Ｕ字状に折
曲されたメインフレーム７の前端が結着されており、該
メインフレーム７の斜め上方に立設するシートパイプを
兼ねる部分にはシートポスト８を介してシート９が支持
されている。そして、メインフレーム７の前半部の直線
部分上にはバッテリ１０が支持されている。

【００２０】ところで、車体の略中央下部には、本発明
に係る動力伝達装置１１がブラケット１２，１３を介し
てメインフレーム７に支持されている。この動力伝達装
置１１は人力による人力駆動系とモータ動力伝達系及び
回生制動力伝達系を並設して構成され、これにはクラン
ク軸１４が回転自在に支承されており、該クランク軸１
４の左右両端にはクランク１５が取り付けられ、各クラ
ンク１５の端部にはペダル１６が軸支されている。

【００２１】又、上記動力伝達装置１１からは左右一対
のチェーンステイ１７が車体後方に向かって延出してお
り、該チェーンステイ１７の後端部と前記メインフレー
ム７とは左右一対のシートステイ１８によって連結され
ている。そして、チェーンステイ１７後端の前記シート
ステイ１８との連結部には後輪１９が回転自在に軸支さ
れており、後輪１９を支持する車軸にはホイールスプロ
ケット２０が結着されている。

【００２２】ここで、本発明に係る前記動力伝達装置１
１の構成を図２に基づいて説明する。

【００２３】図２に示す動力伝達装置１１において、１
４は前記クランク軸、２１，２２はそれぞれクランク軸
１４に平行に配された合力軸、減速軸であり、クランク
軸１４の中間部にはワンウェイクラッチ５０を介してス
プロケット２３が結着されており、該スプロケット２３
と前記合力軸２１の一端に結着されたスプロケット２４
には無端状のチェーン２５が巻装されている。

【００２４】又、上記合力軸２４の他端にはドライブス
プロケット２６が結着されており、該ドライブスプロケ
ット２６と前記ホイールスプロケット２０には無端状の
チェーン２７が巻装されている。

【００２５】而して、クランク軸１４からスプロケット
２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸
２１に至る経路が人力伝達系を構成している。

【００２６】一方、図２において、２８は横向きに設置
された電動モータであり、該電動モータ２８のモータ軸
２９には遊星ギヤ機構３０が同軸的に連結されている。

【００２７】上記遊星ギヤ機構３０には速比の異なるモ
ータ動力伝達系と回生制動力伝達系を含んでおり、該遊
星ギヤ機構３０は、大径のリングギヤ３１と、該リング
ギヤ３１の中心部に配されたサンギヤ３２と、該サンギ
ヤ３２とリングギヤ３１に噛合する複数（図には１つの
み図示）の遊星ギヤ３３と、該遊星ギヤ３３を支持する
キャリア３４を含んで構成され、キャリア３４は前記モ
ータ軸２９に連結されている。

【００２８】そして、前記サンギヤ３２を支持する回転
軸３５の端部には、サンギヤ３２の正転時にこれをロッ
クするワンウェイクラッチＣを介してクラッチＡが設け
られている。尚、クラッチＡはサンギヤ３２のロックを
ＯＮ／ＯＦＦするためのものである。

【００２９】又、前記キャリア３４とリングギヤ３１と
の間には、両者の連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチＢが
設けられている。

【００３０】而して、図示のように、前記リングギヤ３
１は前記減速軸２２に結着された大径の減速ギヤ３７に
噛合している。又、減速軸２２には小径の減速ギヤ３８
が結着されており、該減速ギヤ３８は前記合力軸２１に
結着された大径の減速ギヤ３９に噛合している。

【００３１】次に、本発明に係る動力伝達装置１１の作
用を説明する。

【００３２】ライダーが左右のペダル１６を交互に踏ん
でクランク軸１４を回転駆動すると、クランク軸１４の
回転はスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケッ
ト２４を経て合力軸２１に伝達される。尚、クランク軸
１４に入力される人力（トルク）は不図示のセンサーに
よって検出され、その検出結果は不図示のコントローラ
に入力される。

【００３３】ここで、自転車１が平坦路或は上り坂を走
行しているためにライダーがブレーキレバーを操作しな
い場合には、電動モータ２８が駆動されて人力が補助動
力によって補われる。即ち、モータ駆動時には、表１に
示すように、クラッチＡとワンウェイクラッチＣがＯＮ
しているためにサンギヤ３２はロックされ、クラッチＢ
はＯＦＦされているためにリングギヤ３１とキャリア３
４とは独立に回転可能な状態にある。

【００３４】

【表１】 而して、前述のように検出された人力の大きさがコント
ローラに入力されると、コントローラはその人力の大き
さに応じてバッテリ１０から電動モータ２８への供給電
圧（又は電流）を制御し、電動モータ２８が発生する補
助動力を人力に対して所定の値に調整する。

【００３５】このとき、電動モータ２８のモータ軸２９
の回転は、キャリア３４、遊星ギヤ３３及びリングギヤ
３１を経て増速され、更に、減速ギヤ３７、減速軸２
２、減速ギヤ３８，３９を経て減速されて合力軸２１に
伝達され、従って、電動モータ２８にて発生する補助動
力は以上の経路を経て合力軸２１に伝達される。尚、例
えば、リングギヤ３１の歯数を７２枚、サンギヤ３２の
歯数を３６枚とすれば、表１に示すように、電動モータ
２８側の回転数Ｎ_m は遊星ギヤ機構１１によって１．５
倍（＝（７２＋３６）／７２＝１．５Ｎ_m ）に増速され
て後輪１９側に伝達される。

【００３６】そして、増速されたリングギヤ３１の回転
は減速ギヤ３７、減速軸２２及び減速ギヤ３９を経て合
力軸２１に伝達される。

【００３７】而して、合力軸２１は人力と補助動力の双
方によって回転駆動され、その回転はドライブスプロケ
ット２６、チェーン２７及びホイールスプロケット２０
を経て後輪１９に伝達されるため、後輪１９が人力と補
助動力の双方によって回転駆動されて当該電動モータ付
自転車１が走行せしめられる。

【００３８】他方、自転車１が下り坂を惰走する場合に
は、表１に示すように、ワンウェイクラッチＣがＯＦＦ
されてサンギヤ３２はフリーとなる。このとき、電動モ
ータ２８の慣性マスの方がサンギヤ３２のそれよりも大
きいため、サンギヤ３２が空転し、後輪１９の回転は電
動モータ２８には伝達されない。従って、自転車１の惰
走が抵抗無く行われる。

【００３９】そして、例えば惰走時にライダーが不図示
のブレーキレバーを操作すると、この操作に連動して表
１に示すようにクラッチＡがＯＦＦされてサンギヤ３２
がフリーとなり、クラッチＢがＯＮされてリングギヤ３
１とキャリア３４が直結されるため、両者は一体に回転
し、後輪１９の回転はホイールスプロケット２０、チェ
ーン２７、ドライブスプロケット２６、合力軸２１、減
速ギヤ３９，３８、減速軸２２、減速ギヤ３７及び直結
されたリングギヤ３１とキャリア３４を経てモータ軸２
９に伝達され、電動モータ２８が逆駆動されて発電機と
して作用し、これによって発電がなされてバッテリ１０
が充電されるとともに、所要の回生制動力が得られる。

【００４０】このとき、表１に示すように後輪１９側の
回転数１．５Ｎ_m はそのまま電動モータ２８側に伝達さ
れるため、回生制動時にはモータ回転数がモータ駆動時
の１．５倍に高められ、その分だけ発電量が増加し、バ
ッテリ１０の充電量が増えて自転車１の航続距離が延
び、或はバッテリ１０の小型、軽量化が図られる。

【００４１】又、本実施例ではクラッチＡ，ＢのＯＮ／
ＯＦＦ動作をブレーキレバーの操作に連動させたため、
特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制
動との切り替えを容易に行うことができる。

【００４２】＜第２実施例＞次に、本発明の第２実施例
を図３に基づいて説明する。尚、図３は第２実施例に係
る動力伝達装置の構成を示す模式図であり、本図におい
ては図２に示したと同一要素には同一符号を付してい
る。

【００４３】本実施例では、モータ動力伝達系と回生制
動力伝達系を、平行な２軸である合力軸２１と減速軸２
２の変速段に設けられた速比の異なる２組のギヤ列Ｚ_A
とＺ_D 及びＺ_B とＺ_C によって構成し、モータ動力伝達
系と回生制動力伝達系の切替手段をギヤＺ_B ，Ｚ_D にそ
れぞれ設けられた遠心クラッチＡ，Ｂで構成している。
尚、一方の遠心クラッチＡは設定回転数以上でＯＦＦ
し、他方の遠心クラッチＢは設定回転数以上でＯＮす
る。

【００４４】而して、ライダーが左右のペダル１６を交
互に踏んでクランク軸１４を回転駆動すると、クランク
軸１４の回転はワンウェイクラッチ５０を介してスプロ
ケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て
合力軸２１に伝達される。

【００４５】ここで、自転車が平坦路或は上り坂を走行
しているために減速軸２２及び合力軸２１が共に設定回
転数未満である場合には、表２に示すようにクラッチＡ
はＯＮされ、クラッチＢはＯＦＦされるため、モータ駆
動時には電動モータ２８が駆動されて人力が補助動力に
よって補われる。即ち、モータ駆動時には、電動モータ
２８の回転は減速ギヤ４０、減速ギヤ４１、減速軸２２
及びギヤＺ_B ，Ｚ_C を経て合力軸２１に伝達される。こ
のとき、ギヤＺ_A ，Ｚ_B ，Ｚ_C ，Ｚ_D の歯数を例えば２
５枚、３０枚、２０枚、２５枚とすれば、表２に示すよ
うに、電動モータ２８側の回転数Ｎ_m はＺ_B ，Ｚ_C によ
って１．５倍（＝３０／２０＝１．５Ｎ_m ）に増速され
て後輪側に伝達される。

【００４６】又、遠心クラッチＢはＯＦＦ状態にあるた
め、クランク軸１４の回転はスプロケット２３、チェー
ン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達さ
れる。

【００４７】

【表２】 他方、自転車が下り坂を惰走する場合には、表２に示す
ように、遠心クラッチＡ，Ｂが共にＯＦＦされるため、
後輪の回転は電動モータ２８には伝達されず、従って、
自転車の惰走が抵抗無く行われる。

【００４８】そして、例えば惰走時に減速軸２２及び合
力軸２１が共に設定回転数を超えれば、表２に示すよう
に、クラッチＡはＯＦＦされ、クラッチＢはＯＮされる
ため、後輪の回転はドライブスプロケット２６、合力軸
２１、ギヤＺ_D ，Ｚ_A 、減速軸２２及び減速ギヤ４１，
４０を経てモータ軸２９に伝達され、電動モータ２８が
逆駆動されて発電機として作用し、これによって発電が
なされてバッテリ１０が充電されるとともに、所要の回
生制動力が得られる。

【００４９】このとき、Ｚ_D ，Ｚ_A の歯数は同一（２５
枚）であるため、後輪側の回転数２Ｎ_m はそのまま電動
モータ２８側に伝達され、回生制動時にはモータ回転数
がモータ駆動時よりも高められる。この結果、電動モー
タ２８による発電量が増加し、バッテリ１０の充電量が
増えて自転車の航続距離が延び、或はバッテリ１０の小
型、軽量化が図られる。

【００５０】又、本実施例では、切替手段として遠心ク
ラッチＡ，Ｂを用いたため、特別な運転操作を要するこ
となく、モータ駆動と回生制動との切り替えを自動的に
行うことができる。

【００５１】尚、以上は本発明を特に電動モータ付自転
車に適用した例について述べたが、、本発明は他の電動
車両の動力伝達装置にも適用可能であることは勿論であ
る。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該
電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動
力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達
するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モー
タに伝達する回生制動力伝達系を分離して両者の速比を
異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を設けた
ため、特別な運転操作を付加することなく、回生制動時
の電動モータの回転数を高めて発電量を増やすことがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力伝達装置を備える電動モータ
付自動車の側面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る動力伝達装置の構成
を示す模式図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る動力伝達装置の構成
を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 電動モータ付自転車（電動車両） １１ 動力伝達装置 ２８ 電動モータ ３０ 遊星ギヤ機構 ３１ リングギヤ ３２ サンギヤ ３４ キャリア Ａ，Ｂ クラッチ（遠心クラッチ） Ｚ_A 〜Ｚ_D ギヤ列

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達
   して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車
   両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪
   に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電
   動モータに伝達する回生制動力伝達系を分離して両者の
   速比を異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を
   設けたことを特徴とする電動車両の動力伝達装置。
2. 【請求項２】 前記モータ動力伝達系と回生制動力伝達
   系は遊星ギヤ機構によって構成され、該遊星ギヤ機構の
   キャリアは電動モータ側に連結され、リングギヤは車輪
   側に連結され、前記切替手段は、前記遊星ギヤ機構のサ
   ンギヤのロックをＯＮ／ＯＦＦするクラッチＡと、前記
   キャリアと前記リングギヤとの連結をＯＮ／ＯＦＦする
   クラッチＢを含んで構成されることを特徴とする請求項
   １記載の電動車両の動力伝達装置。
3. 【請求項３】 電動モータ駆動時には前記クラッチＡは
   ＯＮされ、クラッチＢはＯＦＦされ、回生制動時には前
   記クラッチＡはＯＦＦされ、クラッチＢはＯＮされるこ
   とを特徴とする請求項２記載の電動車両の動力伝達装
   置。
4. 【請求項４】 前記切替手段はブレーキレバーの操作に
   連動して作動することを特徴とする請求項１，２又は３
   記載の電動車両の動力伝達装置。
5. 【請求項５】 前記モータ動力伝達系と回生制動力伝達
   系は、平行２軸の変速段に設けられた速比の異なる２組
   のギヤ列によって構成され、前記切替手段は各ギヤ列に
   設けられた遠心クラッチで構成されることを特徴とする
   請求項１記載の電動車両の動力伝達装置。
6. 【請求項６】 前記遠心クラッチの一方は設定回転数以
   上でＯＮし、他方は設定回転数以上でＯＦＦすることを
   特徴とする請求項５記載の電動車両の動力伝達装置。