JPH08268371A

JPH08268371A - 電動自転車

Info

Publication number: JPH08268371A
Application number: JP7340095A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Miyawaki; 俊治宮脇; Toshio Yamamoto; 敏夫山本; Masakazu Hatashita; 正和畑下; Masami Wada; 正美和田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】動力伝達効率が良く、電動機の回生動作にて
スピードが過大になるのを抑制するとともにバッテリの
消費を抑制して長時間走行を可能にする。【構成】人的駆動力伝達手段３２と電動機出力伝達手
段３３を自転車の駆動輪１８の左右に独立してかつ互い
の駆動力をワンウェイクラッチ２８にて遮断させて配設
し、減速機３と電動機出力伝達手段３３の間に電磁クラ
ッチ２９を介装し、人的駆動力が０となったとき電磁ク
ラッチ２９を解除し、ブレーキ操作検出時に電磁クラッ
チ２９をオンして減速機３と駆動輪１８を連結するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機を搭載した自転
車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、人力による駆動系と電動機による
駆動系を並列して設け、乗り手がペダルを踏む力（以
下、脚力という）を発揮した時に、その脚力に比例した
動力が電動機から出力されるように電動機を制御し、容
易に坂道を登坂できるようにした電動自転車が利用され
ている。

【０００３】以下、従来の電動自転車について図３を参
照して説明する。図３において、４１は自転車フレー
ム、４２は補助動力を出力する電動機、４３は電動機４
２の出力トルクを増大する減速機、４４は電動機４２の
動力源としてのバッテリ、４５は脚力を検出するトルク
検出器、４６は電動機４２の出力をトルク検出器４５の
出力に比例して制御するパワー素子を含む制御手段、４
７は上記電動機４２〜制御手段４６を外部環境から保護
するとともに外観を飾るカバーである。４８は制御手段
４６におけるパワー素子などの発熱体の放熱を行なうた
めに、制御手段４６が密着して取付けられているヒート
シンク、４９は脚力及び電動機４２にて駆動される駆動
輪である。

【０００４】このような電動自転車においては、通常ペ
ダルにて回転される駆動側回転体に対してワンウェイク
ラッチを介して電動機が連動連結され、これら人的駆動
力と電動機出力を駆動輪に伝達する伝達手段は駆動輪の
片側に１系統のみ配設されている。

【０００５】また、スピードが出過ぎた場合の安全策と
しては、ペダルの回転速度が一定以上になると電動機の
出力を停止するようにしたものが提案されている。

【０００６】なお、この種電動自転車において長時間の
走行を可能にするため、太陽電池を搭載したものや、電
動機に回生動作を行なわせてバッテリに充電することも
提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では人的駆動力と電動機出力が共に駆動輪の片
側に伝達されるので、駆動輪に対する動力伝達効率が良
くないという問題があった。

【０００８】また、長時間の走行には高密度・高容量の
バッテリが必要であるために自転車自体が非常に重くな
っており、運転者の取回しに支障を来すだけでなく、坂
道等の下り坂においてスピードが出易く、上記のように
ペダルの回転速度が一定以上になると電動機の出力を停
止するようにしたものではこのような問題は解消できな
い。

【０００９】また、長時間走行のために太陽電池を設け
たものは、コスト高になる割に効果が比較的小さいとい
う問題があり、また電動機に回生動作を行なわせるもの
は手動にて切換えるものであり、使い勝手が悪いために
利用されず、実用的でないという問題がある。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、動力
伝達効率が良く、電動機の回生動作にてスピードが過大
になるのを抑制するとともにバッテリの消費を抑制でき
て長時間走行が可能な電動自転車を提供とすることを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電動自転車は、
電動機と、人的駆動力を検出する手段と、検出した人的
駆動力の大きさに応じて電動機の出力を制御する制御手
段と、自転車の駆動輪に対して人的駆動力を伝達する人
的駆動力伝達手段と、自転車の駆動輪に対して電動機出
力を伝達する電動機出力伝達手段とを備え、人的駆動力
伝達手段と電動機出力伝達手段を自転車の駆動輪の左右
に独立してかつ互いの駆動力を遮断させて配設したこと
を特徴とする。

【００１２】また、人的駆動力伝達手段と電動機出力伝
達手段を独立してかつ互いの駆動力を遮断させて配設す
るとともに、電動機出力伝達手段に電磁クラッチを介装
したことを特徴とする。

【００１３】好適には、人的駆動力が０となったとき電
磁クラッチを解除するように構成される。

【００１４】また、ブレーキ操作検出手段を設け、ブレ
ーキ操作検出時に電動機出力伝達手段を介して電動機と
駆動輪を接続する手段が設けられる。

【００１５】また、電動機が駆動輪の前部に配設され、
人的駆動力と電動機出力の一方を単独で又は両方を同時
に伝達するように人的駆動力伝達用の従動スプロケット
と電動機出力伝達用の従動スプロケットが駆動輪の左右
に配設される。

【００１６】

【作用】本発明によれば、人的駆動力伝達手段と電動機
出力伝達手段を自転車の駆動輪の左右に独立してかつ互
いの駆動力を遮断させて配設したことにより、両伝達手
段が互いに干渉し合うことなく、駆動輪に対してその左
右から駆動力をバランス良く伝達することができて動力
の伝達効率を向上でき、特に負荷が大きいときに大きな
効果を発揮する。

【００１７】また、人的駆動力伝達手段とは独立して設
けた電動機出力伝達手段に電磁クラッチを介装すること
により、電磁クラッチのオン・オフによって電動機と駆
動輪の連結・解除制御を行なうことができ、連結解除す
ることにより人的駆動力のみによる走行や慣性走行を可
能にでき、連結することにより電動機による駆動だけで
なく、下り坂等のスピードの出る所において電動機に回
生動作を行なわせて自転車に制動力を発生させてスピー
ドを抑えることができ、かつバッテリに充電することが
できてバッテリの消費を抑えて走行でき、長時間走行が
可能となる。

【００１８】また、人的駆動力が０となったとき電磁ク
ラッチを解除するように構成すると、自動的に慣性走行
に移行することができる。

【００１９】また、ブレーキ操作検出手段によるブレー
キ操作検出時に、電磁クラッチをオンする等、電動機出
力伝達手段を介して電動機と駆動輪を接続すると、ブレ
ーキ操作時に自動的に電動機に回生動作を行なわせるこ
とができ、下り坂等において自動的に制動をかけるとと
もにバッテリに充電することができる。

【００２０】また、電動機を駆動輪の前部に配設し、駆
動輪の左右に人的駆動力伝達用と電動機出力伝達用の従
動スプロケットを配設すると、駆動輪とシートパイプの
間のスペースを利用して電動機を配置でき、かつ電動機
出力を伝達するチェーンを短くかつ駆動輪に近接して配
設でき、自転車に電動機とその出力伝達手段を付加して
も全体をコンパクトに構成できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例の電動自転車につい
て、図１、図２を参照しながら説明する。

【００２２】図１において、１は自転車フレーム、２は
補助動力を出力する電動機、３は電動機２の出力トルク
を増大する減速機、４は電動機２の動力源としてのバッ
テリ、５は脚力を検出するトルク検出器、６は電動機２
の出力をトルク検出器５の出力に比例して制御するパワ
ー素子を含む制御手段、７は電動機２とバッテリ４の間
に介装されたキースイッチ、８は上記電動機２〜制御手
段６を外部環境から保護するとともに外観を飾るカバー
である。

【００２３】自転車フレーム１においては、メインパイ
プ１１の前方先端にヘッドラッグ部１２及び前フォーク
１３を介して前輪１４が装着されている。また、メイン
パイプ１１より立設されたシートパイプ１５とシートス
テー１６とチェーンステー１７とを介して駆動輪として
の後輪１８が装着されている。

【００２４】２１はペダル、２２はペダル２１と連動し
て回転する脚力側の駆動スプロケット、２３は後輪１８
と連動して回転する従動スプロケット、２４はスプロケ
ット２２、２３間に巻回されたチェーンであり、これら
によって人的駆動力伝達手段３２が構成されている。ま
た、２５は減速機３の出力軸に取付けられた電動機側の
駆動スプロケット、２６は従動スプロケット、２７はス
プロケット２５、２６間に巻回されたチェーンであり、
これらによって電動機出力伝達手段３３が構成されてい
る。

【００２５】図２において、電動機出力を伝達する従動
スプロケット２６と後輪１８は直結されているが、人的
駆動力を伝達する従動スプロケット２３と後輪１８との
間にはワンウェイクラッチ２８が配設されており、この
ワンウェイクラッチ２８で人的駆動力伝達手段３２と電
動機出力伝達手段３３との間で駆動系が遮断されてい
る。そして、電動機出力伝達手段３３において、減速機
３の出力軸と駆動スプロケット２５の間に電磁クラッチ
２９が介装され、この電磁クラッチ２９のオン時に減速
機３と後輪１８が連結され、減速機３の出力にて後輪１
８が駆動されかつ逆に後輪１８の回転に伴って減速機３
を介して電動機２が駆動され、また電磁クラッチ２９の
オフ時に減速機３と後輪１８が連結解除され、後輪１８
が回転自在になるように構成されている。この電磁クラ
ッチ２９は、キースイッチ７がオフされた時及びトルク
検出器５の検出トルクが０になるとオフされるように構
成されている。

【００２６】また、図１に戻って、ブレーキハンドル３
０に、その操作を検出するブレーキ操作検出スイッチ３
１が配設され、このスイッチ３１の作動時には電磁クラ
ッチ２９がオンするように構成されている。

【００２７】次に、以上の構成の電動自転車の動作につ
いて説明する。まず、運転者がペダル２１を回転する
と、クランク軸にトルクが伝達され、トルク検出器５を
介し、駆動スプロケット２２とチェーン２４と従動スプ
ロケット２３を介して後輪１８に伝達され、後輪１８を
駆動する。また、トルク検出器５から出力された信号は
制御手段６に入力され、電動機２の制御を行なう。電動
機２は制御手段６から出力された信号に基づいて駆動制
御され、出力された駆動力は減速機３を介し、駆動スプ
ロケット２５とチェーン２７と従動スプロケット２６を
介して後輪１８に伝達され、後輪１８を駆動する。

【００２８】このとき、人的駆動力は運転者から見て後
輪１８の右側に配置された従動スプロケット２３と後輪
１８との間に介装されたワンウェイクラッチ２８によっ
て、後輪１８の左側に配置された従動スプロケット２６
に伝達される電動機出力と遮断され、人的駆動力と電動
機出力が互いに干渉するようなことはない。

【００２９】運転者が下り坂等において駆動を停止する
と、トルク検出器５にて検出され、その検出信号に基づ
いて電動機２の出力が停止するとともに電磁クラッチ２
９がオフされ、後輪１８は自由回転状態となり、自転車
は慣性のみで走行する。

【００３０】運転者がスピード調整のためにブレーキハ
ンドル３０を操作すると、ブレーキ操作検出スイッチ３
１が作動して、電磁クラッチ２９がオンし、後輪１８の
回転が電動機出力伝達手段３３を介して電動機２に伝達
され、電動機２が発電機として作用して回生動作が行な
われ、それに伴って制動力が発生する。また回生動作に
て発生した電力はバッテリ４に回収される。

【００３１】また、バッテリ４の電力が消費されて電動
機２を使用できない状態ではキースイッチ７を開くこと
によって電磁クラッチ２９がオフされて通常の自転車走
行が可能である。また、スイッチ７を閉じた状態にする
ことにより上記回生動作によって充電走行を行なうこと
も可能である。

【００３２】上記実施例では、ブレーキハンドル３０に
設けたブレーキ操作検出スイッチ３１によって電磁クラ
ッチ２９を動作させるようにしたが、トルク検出器５に
て検出される人的駆動力が所定駆動力以下で、適宜設け
られたスピード検出器にて検出される自転車スピードが
一定速度を越えた場合に電磁クラッチ２９をオンさせる
ように構成してもよい。

【００３３】また、電動機２と減速機３の間に電磁クラ
ッチを介装してもよく、また人的駆動力伝達手段３２と
電動機出力伝達手段３３の配置を左右逆にしてもよいこ
とは言うまでもなく、場合によっては同じ側に配設して
もよい。さらに人的駆動力伝達手段３２と電動機出力伝
達手段３３と後輪１８の間にそれぞれワンウェイクラッ
チを介装しても良く、前輪１４を駆動輪としてもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明の電動自転車によれば、以上の説
明から明らかなように、人的駆動力伝達手段と電動機出
力伝達手段を自転車の駆動輪の左右に独立してかつ互い
の駆動力を遮断させて配設したことにより、両伝達手段
が互いに干渉し合うことなく、駆動輪に対してその左右
から駆動力をバランス良く伝達することができ、駆動輪
にかかるストレスを少なくできるとともに動力の伝達効
率を向上でき、特に負荷が大きいときに大きな効果を発
揮し、またチェーンの伸び等に対するメンテナンスや修
理も左右に分かれているため作業し易いという効果を発
揮する。

【００３５】また、人的駆動力伝達手段とは独立して設
けた電動機出力伝達手段に電磁クラッチを介装すること
により、電磁クラッチのオン・オフによって電動機と駆
動輪の連結・解除制御を行なうことができ、連結解除す
ることにより人的駆動力のみによる走行や慣性走行を可
能にでき、連結することにより電動機による駆動だけで
なく、下り坂等のスピードの出る所において電動機に回
生動作を行なわせて自転車に制動力を発生させてスピー
ドを抑えることができ、かつバッテリに充電することが
できてバッテリの消費を抑えて走行でき、長時間走行が
可能となる。

【００３６】また、人的駆動力が０となったとき電磁ク
ラッチを解除するように構成すると、自動的に慣性走行
に移行することができる。

【００３７】また、ブレーキ操作検出手段を設けてブレ
ーキ操作検出時に電磁クラッチをオンする等、電動機出
力伝達手段を介して電動機と駆動輪を接続すると、ブレ
ーキ操作時に自動的に電動機に回生動作を行なわせるこ
とができる。従って、下り坂等のスピードの出るところ
において、運転者が煩わしい操作をしなくても危険な速
度になる前に自動的に電気ブレーキが作用して自転車の
速度を安全な速度に抑えることができ、それと同時に回
生動作によりバッテリに充電され、一充電当たりの走行
距離が増加するとともに充電回数の削減を実現できる。
その結果、バッテリの小型化を図ることができ、電動自
転車の欠点である重量増大を削減でき、通常の自転車と
同じ乗り心地を保証し、運搬時や車庫からの出し入れを
容易に行なえる。

【００３８】また、電動機を駆動輪の前部に配設し、駆
動輪の左右に人的駆動力伝達用と電動機出力伝達用の従
動スプロケットを配設すると、駆動輪とシートパイプの
間のスペースを利用して電動機を配置でき、かつ電動機
出力を伝達するチェーンを短くかつ駆動輪に近接して配
設でき、自転車に電動機とその出力伝達手段を付加して
も全体をコンパクトに構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動自転車の第１実施例の全体構成を
示し、（ａ）は一側面図、（ｂ）は他側面図である。

【図２】同実施例における人的駆動力伝達手段及び電動
機出力伝達手段を示す平面図である。

【図３】従来例の電動自転車の全体構成を示す一側面図
である。

【符号の説明】２電動機５トルク検出器６制御手段１８後輪（駆動輪）２３従動スプロケット２６従動スプロケット２８ワンウェイクラッチ２９電磁クラッチ３１ブレーキ操作検出スイッチ３２人的駆動力伝達手段３３電動機出力伝達手段

フロントページの続き (72)発明者和田正美大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機と、人的駆動力を検出する手段
と、検出した人的駆動力の大きさに応じて電動機の出力
を制御する制御手段と、自転車の駆動輪に対して人的駆
動力を伝達する人的駆動力伝達手段と、自転車の駆動輪
に対して電動機出力を伝達する電動機出力伝達手段とを
備え、人的駆動力伝達手段と電動機出力伝達手段を自転
車の駆動輪の左右に独立してかつ互いの駆動力を遮断さ
せて配設したことを特徴とする電動自転車。
【請求項２】電動機と、人的駆動力を検出する手段
と、検出した人的駆動力の大きさに応じて電動機の出力
を制御する制御手段と、自転車の駆動輪に対して人的駆
動力を伝達する人的駆動力伝達手段と、自転車の駆動輪
に対して電動機出力を伝達する電動機出力伝達手段とを
備え、人的駆動力伝達手段と電動機出力伝達手段を独立
してかつ互いの駆動力を遮断させて配設するとともに、
電動機出力伝達手段に電磁クラッチを介装したことを特
徴とする電動自転車。
【請求項３】人的駆動力が０となったとき電磁クラッ
チを解除するようにしたことを特徴とする請求項２記載
の電動自転車。
【請求項４】ブレーキ操作検出手段を設け、ブレーキ
操作検出時に電動機出力伝達手段を介して電動機と駆動
輪を接続する手段を設けたことを特徴とする請求項１又
は２記載の電動自転車。
【請求項５】電動機を駆動輪の前部に配設し、人的駆
動力と電動機出力の一方を単独で又は両方を同時に伝達
するように人的駆動力伝達用の従動スプロケットと電動
機出力伝達用の従動スプロケットを駆動輪の左右に配設
したことを特徴とする請求項１記載の電動自転車。