JPH0867289A - 補助駆動力付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補助駆動力の使用を切って、通常の自転車と
して使用した場合にも余分な負荷が掛からず、ペダルを
踏む力は通常とほぼ同様で、バッテリの消費エネルギー
のロスを低くして、長時間走行できる補助駆動力付き自
転車を提供することを目的とする。 【構成】 大スプロケットおよび小スプロケットの間に
掛けられる第１のチェーンから成る人力駆動系と、バッ
テリにより回転されるモーターの回転を減速する減速装
置の出力回転軸に装着された第１のスプロケットと、第
１のスプロケットおよび第２のスプロケットの間に掛け
られ第２のチェーンと、から成るモーター駆動系と、第
１のチェーンを上側から押圧して接触し、第１のチェー
ンの回転により回転される回転輪が連結され、足踏みさ
れたペダルのトルクに応じた第１のチェーンの張力が回
転輪を介して作用することにより出力する検出センサー
と、検出センサーからの出力に応じてモーターの回転を
制御する制御装置と、を備える補助駆動力付き自転車。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーターによる補助駆
動力が加えられる補助駆動力付き自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モーターによる補助駆動力が加え
られる補助駆動力付き自転車は、種々提案されている
が、例えば、特開平４−１００７９０号公報で『人力駆
動装置』が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来例
では、ねじれ作用を利用し、遊星歯車を用いて測定され
るため、トルクを検出するためのスプリングの可動する
範囲が大きく、ペダルを踏んでから、駆動輪が実働する
まで、ある程度の時間が掛かり、消費エネルギーのロス
が大きい。 つまり、ペダルを足で踏んだエネルギート
ルクが、トルク検出部の入力ギアにより伝達されてから
トルク検出を行い、その後、出力ギアにより、フロント
側のスプロケットに伝達される。 そのため、ペダルか
ら駆動輪への伝達効率が悪くなる。 このため、補助駆
動力付き自転車の補助駆動力であるモーターが働いてい
るときは、バッテリーの消費が早まり、補助駆動力付き
自転車のモーター制御を切って、通常の自転車として、
使用した場合には余分な負荷が掛かり、ペダルを踏む力
は、通常よりかなり重くなるという問題点があった。そ
こで、本発明は、補助駆動力の使用を切って、通常の自
転車として使用した場合にも余分な負荷が掛からず、ペ
ダルを踏む力は通常とほぼ同様で、バッテリの消費エネ
ルギーのロスを低くして、長時間走行できる補助駆動力
付き自転車を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、足踏みされる
ペダルにより回転される大スプロケットと、第１の車輪
を第１の一方向クラッチを介して回転するように装着さ
れた小スプロケットと、前記大スプロケットおよび前記
小スプロケットの間に掛けられ、前記大スプロケットの
回転により前記小スプロケットを回転させて、車体を前
進させるように前記第１の車輪を回転させる第１のチェ
ーンと、から成る人力駆動系と、前記車体に設けられる
バッテリと、前記車体に設けられ前記バッテリにより回
転されるモーターと、前記モーターの回転を減速する減
速装置と、前記減速装置の出力回転軸に装着された第１
のスプロケットと、前記第１の車輪を第２の一方向クラ
ッチを介して回転するように装着された第２のスプロケ
ットと、前記第１のスプロケットおよび前記第２のスプ
ロケットの間に掛けられ、前記第１のスプロケットの回
転により前記第２のスプロケットを回転させて、前記車
体を前進させるように前記第１の車輪を回転させる第２
のチェーンと、から成るモーター駆動系と、を備えた補
助駆動力付き自転車を改良するもので、

【０００５】前記大スプロケットおよび前記小スプロケ
ットの間において、前記第１のチェーンを上側から押圧
して接触し、前記第１のチェーンの回転により回転され
る回転輪と、前記回転輪が連結され、足踏みされた前記
ペダルのトルクに応じた前記第１のチェーンの張力が前
記回転輪を介して作用することにより出力する検出セン
サーと、前記検出センサーからの出力に応じて前記モー
ターの回転を制御する制御装置と、を備えたことを特徴
とする補助駆動力付き自転車である。

【０００６】

【作用】本発明によれば、大スプロケットおよび小スプ
ロケットの間において、第１のチェーンを上側から押圧
して接触し、第１のチェーンの回転により回転される回
転輪と、この回転輪が連結され、足踏みされたペダルの
トルクに応じた第１のチェーンの張力が回転輪を介して
作用することにより出力する検出センサーと、検出セン
サーからの出力に応じて前記モーターの回転を制御する
制御装置と、を備える。 このため、回転輪が連結され
た検出センサーであるロードセルあるいは圧電素子によ
る第１のチェーンの張力測定によるトルク検出であるた
め、検出センサーに連結された回転輪の可動範囲が非常
に狭く、消費エネルギーのロスも非常に少なく、ペダル
から駆動輪まで通常の自転車と同様のトルク伝達がされ
る。 このためバッテリーの消費時間も長くなり、制御
を切って通常の自転車として、利用しても、ペダルを踏
む力は通常の自転車と、ほぼ、同様である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を図面を参照してその実施例に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例の全体構
成図、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 車体１
には、ハンドル２、ブレーキ７、前車輪３、後車輪４が
設けられる。 さらに、大スプロケット１０は、足踏み
されるペダルにより回転される。小スプロケット１１
は、第１の車輪である後車輪４を第１の一方向クラッチ
２５を介して回転するように装着される。 ここで、第
１の車輪は、通常、後車輪４であるが、前車輪３の場合
もある。第１のチェーン８は、大スプロケット１０およ
び小スプロケット１１の間に掛けられ、大スプロケット
１０の回転により小スプロケット１１を回転させて、車
体１を前進させるように第１の車輪である後車輪４を回
転させる。人力駆動系は、以上の大スプロケット１０、
小スプロケット１１、および、第１のチェーン８から成
る。

【０００８】バッテリ１９は、車体１に設けられ、モー
ター１５は、車体１に設けられバッテリ１９により回転
される。 減速装置１６は、モーター１５の回転を減速
する装置である。 第１のスプロケット１３は、減速装
置１６の出力回転軸に装着される。 第２のスプロケッ
ト１２は、第２の一方向クラッチ１４を介して第１の車
輪である後車輪４を回転するように後車輪４に装着され
る。第２のチェーン９は、第１のスプロケット１３およ
び第２のスプロケット１２の間に掛けられ、第１のスプ
ロケット１３の回転により第２のスプロケット１２を回
転させて、車体１を前進させるように第１の車輪である
後車輪４を回転させる。モーター駆動系は、以上のバッ
テリ１９、モーター１５、減速装置１６、第１のスプロ
ケット１３、第２のスプロケット１２、および、第２の
チェーン９から成る。 以上の人力駆動系およびモータ
ー駆動系の動作は、図５に簡略に示される。

【０００９】図１、図２に示されるように、回転輪１７
は、大スプロケット１０および小スプロケット１１の間
において、第１のチェーン８を上側から押圧して接触
し、第１のチェーン８の回転により回転される。 回転
輪１７は、第１のチェーン８から脱落しないように、上
下一対の回転輪から成るが、図６、図７で後述されるよ
うに、大スプロケット１０が逆方向に回転しない構成の
場合、回転輪１７は、第１のチェーン８から脱落しにく
いため、上側のみの回転輪１７から成る場合もある。検
出センサー１８は、回転輪１７が連結され、足踏みされ
たペダル６のトルクに応じた第１のチェーン８の張力が
回転輪１７を介して作用することにより出力する。 こ
こで、検出センサー１８は、ロードセル、あるいは、圧
電素子等から成る。図示されない制御装置は、検出セン
サー１８からの出力に応じてモーター１５の回転を制御
する装置である。

【００１０】さらに、本実施例において、車体１を前進
させる方向への大スプロケット１０の回転数を検知する
図示されない回転数検知手段を大スプロケット１０に設
け、この回転数検知手段により検知された大スプロケッ
ト１０の回転数、および、足踏みされたペダル６のトル
クに応じた第１のチェーン８の張力に基づきモーター１
５の回転を制御するように、図示されない制御装置は構
成されても良い。この場合、ペダル６が、逆方向に回転
した場合に大スプロケット１０も逆方向に回転するが、
回転数検知手段は、例えば、２箇所に設けられるのフォ
トトランジスタから構成され、ペダル６の支持棒が、車
体１を前進させる方向に２箇所のフォトトランジスタを
順番に通過したときのみカウントし、大スプロケット１
０の逆方向への回転を検知しないように構成する。

【００１１】回転数検知手段は、車体１を前進させる方
向への大スプロケット１０の回転数を検知する構成であ
れば、フォトトランジスタに限定されず、光電スイッ
チ、マグネットを利用したセンサー等が用いられる。こ
の制御プロセスは、図８に簡略に示され、車体１を前進
させる方向への大スプロケット１０の回転数、および、
足踏みされたペダル６のトルクに応じた第１のチェーン
８の張力に基づき、適宜、モード１、あるいは、モード
２等にモード設定され、モーター１５の回転が制御さ
れ、この木目の細かい制御により、より効率良くバッテ
リーを使用できる。 但し、図８において、ペダルと大
スプロケットの間に位置する一方向クラッチは除かれる
ものとする。

【００１２】さらに、大スプロケット１０が逆方向に回
転しないように、ペダル６と、大スプロケット１０との
間に第３の一方向クラッチ２４が装着される構成でも良
い。この場合、車体１を前進させる方向への大スプロケ
ット１０の回転数を検知する図示されない回転数検知手
段を大スプロケット１０に設け、この回転数検知手段に
より検知された大スプロケット１０の回転数、および、
足踏みされたペダル６のトルクに応じた第１のチェーン
８の張力に基づきモーター１５の回転を制御するよう
に、図示されない制御装置は構成されても良い。この場
合、ペダル６が、逆方向に回転した場合に第３の一方向
クラッチ２４の作用により、大スプロケット１０は逆方
向に回転しない。

【００１３】回転数検知手段は、大スプロケット１０に
設けられた回転数検知板２１、回転数検知板２１に設け
られたマグネット２２、磁気センサー２３から成り、大
スプロケット１０は、車体１を前進させる方向へしか回
転しないので、この回転を検知する構成であれば良い。
回転数検知手段は、その他、フォトトランジスタ、光電
スイッチ、マグネットを利用したセンサー等が用いられ
る。この制御プロセスは、図８に簡略に示され、車体１
を前進させる方向への大スプロケット１０の回転数、お
よび、足踏みされたペダル６のトルクに応じた第１のチ
ェーン８の張力に基づき、適宜、モード１、あるいは、
モード２等にモード設定され、モーター１５の回転が制
御され、この木目の細かい制御により、より効率良くバ
ッテリーを使用できる。

【００１４】上述の補助駆動力付き自転車において、大
スプロケット１０、小スプロケット１１、第１のスプロ
ケット１３、および、第２のスプロケット１２の内の１
つ以上において、代わりにプーリを用い、第１のチェー
ン８、および／または、第２のチェーン９の代わりに、
ベルトを用いても良い。さらに、第１のチェーン８の下
側には、第１のチェーン８の緩みを除去するテンション
装置２０を設けても良い。さらに、第１のチェーン８の
代わりに用いられたベルトの下側には、ベルトの緩みを
除去するテンション装置２０を設けても良い。

【００１５】このように、第１のチェーン８あるいは第
１のチェーン８の代わりに用いられたベルトの下側にテ
ンション装置２０を設けることにより、第１のチェーン
８が、周囲の温度変化、使用の頻度等により伸縮して
も、足踏みされたペダル６のトルクに応じた第１のチェ
ーン８の張力を正確に検出することができる。さらに、
大スプロケット１０と小スプロケット１１の作成時にお
ける加工精度、および、組立時における組み立て精度を
高めること、あるいは、調整を簡単に行うことができ
る。さらに、図１のＢ−Ｂ線断面図である図４に示され
るように、車体１に設けられたサドル５の下部におい
て、第１の車輪である後車輪４を挟んで一方の側にモー
ター１５と減速装置１６を装着し、反対側にバッテリ１
９を装着しても良い。 モーター１５、減速装置１６、
バッテリ１９は、適宜、ケースに収納される。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、補助駆
動力の使用を切って、通常の自転車として使用した場合
にも余分な負荷が掛からず、ペダルを踏む力は通常とほ
ぼ同様で、バッテリの消費エネルギーのロスを低くし
て、長時間走行できるという効果を奏する。第１のチェ
ーンあるいは第１のチェーンの代わりに用いられたベル
トの下側にテンション装置を設ける実施例の場合には、
第１のチェーンが、周囲の温度変化、使用の頻度等によ
り伸縮しても、足踏みされたペダルのトルクに応じた第
１のチェーンの張力を正確に検出することができ、大ス
プロケットと小スプロケットの作成時における加工精
度、および、組立時における組み立て精度を高めるこ
と、あるいは、調整を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。

【図２】本発明の一実施例の部分構成図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】本発明の一実施例の動作ブロック図である。

【図６】本発明の他の実施例の全体構成図である。

【図７】本発明の他の実施例の部分構成図である。

【図８】本発明の他の実施例の動作ブロック図である。

【符号の説明】

１ 車体 ２ ハンドル ３ 前車輪 ４ 後車輪 ５ サドル ６ ペダル ７ ブレーキ ８ 第１のチェーン ９ 第２のチェーン １０ 大スプロケット １１ 小スプロケット １２ 第２のスプロケッ
ト １３ 第１のスプロケット １４ 第２の一方向クラ
ッチ １５ モーター １６ 減速装置 １７ 回転輪 １８ 検出センサー １９ バッテリ ２０ テンション装置 ２１ 回転数検知板 ２２ マグネット ２３ 検知センサー ２４ 第３の一方向クラ
ッチ ２５ 第１の一方向クラッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 足踏みされるペダルにより回転される大
   スプロケットと、 第１の車輪を第１の一方向クラッチを介して回転するよ
   うに装着された小スプロケットと、 前記大スプロケットおよび前記小スプロケットの間に掛
   けられ、前記大スプロケットの回転により前記小スプロ
   ケットを回転させて、車体を前進させるように前記第１
   の車輪を回転させる第１のチェーンと、から成る人力駆
   動系と、 前記車体に設けられるバッテリと、 前記車体に設けられ前記バッテリにより回転されるモー
   ターと、 前記モーターの回転を減速する減速装置と、 前記減速装置の出力回転軸に装着された第１のスプロケ
   ットと、 前記第１の車輪を第２の一方向クラッチを介して回転す
   るように装着された第２のスプロケットと、 前記第１のスプロケットおよび前記第２のスプロケット
   の間に掛けられ、前記第１のスプロケットの回転により
   前記第２のスプロケットを回転させて、前記車体を前進
   させるように前記第１の車輪を回転させる第２のチェー
   ンと、から成るモーター駆動系と、 を備えた補助駆動力付き自転車において、 前記大スプロケットおよび前記小スプロケットの間にお
   いて、前記第１のチェーンを上側から押圧して接触し、
   前記第１のチェーンの回転により回転される回転輪と、 前記回転輪が連結され、足踏みされた前記ペダルのトル
   クに応じた前記第１のチェーンの張力が前記回転輪を介
   して作用することにより出力する検出センサーと、 前記検出センサーからの出力に応じて前記モーターの回
   転を制御する制御装置と、 を備えたことを特徴とする補助駆動力付き自転車。
2. 【請求項２】 前記大スプロケットが逆方向に回転しな
   いように、前記ペダルと、前記大スプロケットとの間に
   第３の一方向クラッチが装着される請求項１記載の補助
   駆動力付き自転車。
3. 【請求項３】 前記車体を前進させる方向への前記大ス
   プロケットの回転数を検知する回転数検知手段を備え、 前記回転数検知手段により検知された前記回転数、およ
   び、足踏みされた前記ペダルのトルクに応じた前記第１
   のチェーンの前記張力に基づき前記モーターの回転を制
   御するように、前記制御装置は構成される請求項１また
   は２記載の補助駆動力付き自転車。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の補助
   駆動力付き自転車において、 大スプロケット、小スプロケット、第１のスプロケッ
   ト、および、第２のスプロケットの内の１つ以上におい
   て、代わりにプーリを用い、 第１のチェーン、および／または、第２のチェーンの代
   わりに、ベルトを用いたことを特徴とする補助駆動力付
   き自転車。
5. 【請求項５】 前記第１のチェーンの下側には、前記第
   １のチェーンの緩みを除去するテンション装置が設けら
   れる請求項１から３のいずれかに記載の補助駆動力付き
   自転車。
6. 【請求項６】前記ベルトの下側には、前記ベルトの緩み
   を除去するテンション装置が設けられた請求項４記載の
   補助駆動力付き自転車。
7. 【請求項７】 前記車体に設けられたサドルの下部にお
   いて、前記第１の車輪を挟んで一方の側に前記モーター
   と前記減速装置が装着され、反対側に前記バッテリが装
   着された請求項１から６のいずれかに記載の補助駆動力
   付き自転車。
8. 【請求項８】前記検出センサーは、ロードセル、あるい
   は、圧電素子から成る請求項１から７のいずれかに記載
   の補助駆動力付き自転車。