JPH0930481A - 補助動力付き自転車 - Google Patents

補助動力付き自転車

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JPH0930481A
JPH0930481A JP21802995A JP21802995A JPH0930481A JP H0930481 A JPH0930481 A JP H0930481A JP 21802995 A JP21802995 A JP 21802995A JP 21802995 A JP21802995 A JP 21802995A JP H0930481 A JPH0930481 A JP H0930481A
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JP
Japan
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wheel
bicycle
auxiliary power
axle
drive
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JP21802995A
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Masaru Yamamoto
勝 山本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、自転車の車輪外周リム近傍に設置す
るエレメントに駆動力を発生せしめる動力発生装置を設
置して成る補助動力付き自転車を提供する。 【構成】前輪駆動用に前輪1のリム2の近傍に駆動エレ
メント3を複数個等間隔に前輪円周に沿って設置し、こ
れに近接包容するよう前輪フォーク6に前輪動力発生装
置5を固定したものと後輪駆動用に後輪7のリム8の近
傍に駆動エレメント9を複数個等間隔に後輪円周に沿っ
て設置し、これに近接包容するよう後輪動力発生装置1
1を後輪フォーク12に固定して補助動力用にしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、充放電可能な二次電池
を電源とし、これによるモータの駆動力を補助動力とし
て、平地及び登坂走行時の乗り手のペタル操作に助力を
与える補助動力付き自転車に関し、特に補助のための駆
動動力機構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は専用モータ単体を別個に設置し、
このモータの回転軸から得られる回転動力を減速機構を
通し、ペタルのクランク軸へ伝えるか或いは車輪軸に伝
達して補助動力としていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術にお
いては、前記構造により単体モータと減速機構は動力伝
達のために車軸およびペタルのクランク軸近傍に設置せ
ざるを得なく、減速機構やクラッチが必要であることか
ら構造的に複雑であり、また重量と容量が大きくなる傾
向から、走行中のペタル操作や電池消耗時或いは補助動
力を用いない場合の人力駆動では、一般自転車に比べて
軽快さに問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術のこ
れらの問題点を解決することを目的とし、車輪の軸から
離れた外周のリムに近い位置に駆動エレメントを等間隔
に、円周状に配設した車輪によって、在来自転車の持っ
ているペタルからの後輪駆動系及び変速機構はそのまま
維持した状態で、別途車輪の駆動エレメントに近接する
位置に、動力発生装置を設置し、これを本体の車輪ホー
クに固設することにより、直接車輪に駆動力を得る手段
を提供する。
【0005】
【作用】本発明のように車輪軸から遠く離れた半径位置
から直接駆動する方式によれば、車輪駆動に対して大き
なトルクが得られることから前記車輪ホークに固定する
動力発生装置を小型化でき、従来方式のモータや減速機
構が連結されていないため、在来有している軽快な機能
が維持され、失われることがない。
【0006】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明の実施例の全体構成の概略図であり、
本図は前後輪駆動装置を搭載した例を示している。前輪
駆動の方は自転車の前輪1にはリム2に直接又は固定部
材を介して、駆動エレメント3がリムの円周に沿って、
全周にわたり等間隔に設置してある。当エレメントはこ
のリム2を支える各スポーク4間に設置するか又はスポ
ーク端子に直接接続する。(図では直接接続した例を示
す。)このエレメント3に駆動力を発生させる動力発生
装置5を複数のエレメントを包容する形状で、車輪の外
周位置に設置し、車軸を保持する前輪ホーク6に固定さ
れている。
【0007】後輪駆動の方は同様に後輪7のリム8の内
側全周に等間隔に後輪のスポーク10に接続した後輪駆
動エレメント9が設置されていて、前輪駆動装置と同様
にこの各エレメントに駆動力を発生させるため複数のエ
レメントを包容する形状の動力発生装置11が後輪の外
周位置に設置し、後輪フォーク12に固定されている。
これら前輪駆動装置5と後輪駆動装置11に電力を供給
する電池と出力回路を含む給電装置13を本体に固設し
ている。
【0008】次に動力発生装置5及び11における駆動
力発生作用について詳しく説明すると、図2はこれら動
力発生装置の分解斜視図を示したものであるが前輪の駆
動エレメント3(後輪は9)の列3a,3b,3c,3
d,...を挟むように右側鉄心14と左側鉄心17が
有り、それぞれの鉄心には内側に突出した複数の磁極鉄
心列15及び18があり、車軸を中心に等間隔に配設
し、駆動エレメント列に対して、僅かな間隙を保持し
た、サンドゥイッチ状になっている。また右側の磁極鉄
心列15にはそれぞれコイル列16、左側の磁極鉄心列
18にはそれぞれコイル列19が巻かれていて、円弧状
に励磁電磁石列を構成している。
【0009】この左右の励磁電磁石列にエレメント3の
位置に対して順次励磁スゥイチングよって、それぞれ磁
極を発生させるため、図のように駆動エレメントを挟ん
で、発光部と受光部を対向させたフォトカプラ列20が
設置してある。この左右対向する電磁石の磁極鉄心及び
フォトカプラ列20の位置関係と励磁コイルの結線の状
態を図3に示してある。右側磁極列(図では上側)の一
部15a,b,c,d,e,f,・・に対して、右側の
磁極と磁極の間に左側磁極(図では下側)がくる位置に
対向して左側磁極列18a,b,c,d,e,f,g,
・・が設置されている。それぞれに磁極を励磁するため
にコイルが巻かれている。右側磁極列15に対して、コ
イル列16a,b,c,d,e,・・、左側磁極列18
に対して、コイル列19a,b,c,d,e,・・があ
る。左右の磁極列のコイルはそれぞれ磁極に対して、一
つ置きに対(NS)の磁極性に成るようにそれぞれのコ
イルが並列に接続されている。例えば図に示すように、
右側磁極列に対して、Iの給電ラインでは直列に接続さ
れているコイル16aと16c及び16eと16gがそ
れぞれ並列に接続されていて、Iラインに通電すること
により磁極15aと磁極15c及び15eと15gが対
(NとS)の極性を発生する。IIラインでは直列に接
続されている16bと16d,16fと16h(図示し
ていない)が並列に接続されていて、IIラインに通電
すると、15bと15d,15fと15h(図示してい
ない)が対の極性を発生する。左側磁極も同様に一つ置
きに対を組み、IIIとIVの給電ラインを構成する。
即ち、IIIラインではコイル19aと19c,19e
と19gが直列に結線され、それぞれが並列に接続され
ている。IVラインではコイル19bと19d,19f
と19h(図示してない)がそれぞれ並列に接続されて
いて、各ラインに通電すると、19aと19c,19e
と19gが、19bと19d,19fと19h(図示し
ていない)がそれぞれ対の極性が発生する。以上のよう
に4ラインで4相を構成して駆動力を発生するようにし
ている。
【00010】この4相の励磁電流を駆動エレメントの
位置に応じてスイッチイングさせるために、発光部と受
光部で構成する4つのフォトカプラー20a,20b,
20c,20dを図のように対向する左右磁極の中間位
置に設置し、それぞれ信号A,B,C,Dが得られるよ
うにしている。これらによってスイチング励磁させるた
めの回路ブロック図を図4に示してある。駆動エレメン
トの回転位置によってそれぞれのホトカプラはON,O
FFの信号がA,B,C,D信号として得られるが、C
PU22で論理演算した結果を4相信号として4つの比
較回路23i,ii,iii,ivに送り、それぞれが
ドライブ回路24i,ii,iii,ivの出力側の前
記4ラインI,II,III,IVに励磁電流として順
電流と反転電流をつくる。
【00011】実際に左右のコイル電流を流し、それぞ
れの磁極鉄心に発生する極性と磁力に基づいて、車輪に
回転駆動力が発生する状況を順序に従って示した図が図
5である。いま駆動エレメントa,b,c,d,e,・
・の位置に対して、ホトカプラ20aと20bがOF
F、20cと20dがON信号の時、(これは図のに
示す位置よりも若干右によった位置にある)CPU22
の論理判断によりラインIは順電流によって、右側磁極
列(説明図では上側)15a,15e,がN極、15
c,15g,がS極となり、ラインIIIには反転電流
が流れ、対向する左側磁極列(図では下側)18a,1
8e,がS極、18c,18g,がN極となる。図の
ように各エレメント3を挟んだ磁極の対極間が右傾斜を
した対(NS)ができる。各エレメントは電磁鉄板であ
るためにこの磁極対の間に引き込まれる。即ち、一番磁
気抵抗の少なくなる位置の状態に来るよう左側回転の
駆動力が得られる。ここで駆動エレメントがの位置に
来るときはエレメントcの右端がホトカプラ20bの遮
断状態を解く位置にあり、OFFからONに切り換わ
る。一方エレメントdの左端でホトカプラ20dを遮断
し、ONからOFFに切り換わる。また20aはOF
F、20cはONを継続している。この信号モードの時
ラインの出力電流はの状態になる。即ち、ラインIは
そのまま順電流を保持し、右側磁極列15は変化せず、
ラインIVに反転が流れて、18bと18fがS、18
dと18hがNとなり、左側磁極列18はの磁極から
左に1ピッチ移った状態になり、磁極対の傾斜が左に変
わる。このため駆動エレメントはの位置から半ピッチ
ずれたの位置に移動するよう左側への駆動力が継続さ
れる。同じように駆動エレメントがの位置に来ると、
cの右端がホトカプラ20aの遮断を解き、dの左端が
ホトカプラ20cを遮断することになり、入力の信号モ
ードは20a20bON,20c20dOFFで、順電
流給電はラインIからラインIIに切り換わり、今度は
左側磁極列18は変化せず、右側磁極列15がの磁極
から左隣の磁極に移動したの形に変化する。即ち15
aから15b、15cから15d、15eから15fに
同じ極性で磁極が1ピッチ左に移った状態になる。この
ため磁極近傍のそれぞれの駆動エレメントに作用するバ
ランスがくずれ、の位置からの位置に移動する左回
転の駆動力が得られる。次にではホトカプラ20bが
OFF、20dがONに切り換わることにより、ライン
IIはそのままでラインIVからラインIIIに通電が
切り換わり、今度は順電流によって左側磁極列18の磁
極18a,18c,18e,18gの極性がの状態か
ら反転するため、左側磁極列18はの磁極から1ピッ
チ左に移動したの励磁モードになり、駆動エレメント
も前回と同じように半ピッチ左側に駆動力が得られの
位置に移動する。次も同様にホトカプラの切り替え信号
によって、駆動エレメントに左回転の駆動力が自動的に
得られ継続されていくようになっている。
【00012】以上のように駆動エレメント列3を僅少
の間隙を置いて両側から対向させている右側磁極列15
と左側磁極列18を交互に磁極励磁を車輪の進行方向に
切り替え移動によって、各エレメントに回転駆動力が継
続的に得られるようにしたものである。また前輪1の駆
動について述べたが後輪7についても後輪動力発生装置
11には同様な構造によって、後輪の駆動エレメント9
に連続的な駆動力が得られることは自明なので説明を省
略する。このように簡単な構造で駆動力が得られるため
機種によって設計の大きい仕様変更をすることなく、前
輪と後輪の2輪駆動式或いは前輪かまたは後輪だけの1
輪駆動式などに分けて商品化できるメリットがある。
【00013】
【発明の効果】以上説明したように本発明の構成ならび
に方法によれば、モータの連結及び減速機構、クラッチ
等が省略でき経済的な効果のほか、簡単な同一構造で前
輪及び後輪駆動が出来ることから高い駆動効率と軽量化
が実現でき、自転車本来の軽快さを害なうことはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の補助動力機構を搭載した自転車の全体
を示す略図。
【図2】本発明の動力発生装置の内部構造を示す斜視
図。
【図3】本発明の駆動用励磁コイルの結線と給電ライン
の実施例を示す略図。
【図4】本発明の駆動回路の実施例を示す概略図。
【図5】本発明の駆動エレメントに動力が発生する状況
例を示す説明図。
【符号の説明】
1 前輪 2 前輪リム 3 前輪駆動エレメント 4 前輪スポーク 5 前輪動力発生装置 6 前輪フォーク 7 後輪 8 後輪リム 9 後輪駆動エレメント 10 後輪スポーク 11 後輪動力発生装置 12 後輪フォーク 13 給電装置 14 右側鉄心 15 右側磁極列 16 右側コイル列 17 左側鉄心 18 左側磁極列 19 左側コイル列 20 ホトカプラー列 22 CPU 23 比較回路 24 ドライブ回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車軸を同心として、円周近辺に駆動
    エレメントを複数個、等間隔に設置して成る車輪と、こ
    の車軸を保持するホークに前記エレメントに対して僅少
    な間隙を保つ円弧状の励磁装置とエレメントを検出する
    検出装置を主とする動力発生装置を固設し、当該動力発
    生装置が包容する複数個の前記エレメントごとに磁力作
    用による駆動力を発生せしめ、車輪の進行方向回転の助
    力にしたことを特徴とする補助動力付き自転車。
  2. 【請求項2】 車軸を同心として、電磁鉄板をエレ
    メントとする駆動板を複数個、等間隔で円状に設置して
    成る車輪と、この車軸を保持するホークに固定され、前
    記電磁鉄板の面に沿い、複数個の磁極を有する円弧状の
    電磁石をこの電磁鉄板に対して僅少な間隙を保持して挟
    むように設置し、各電磁鉄板が前記電磁石の磁極端に対
    して吸引力が発生する位置の検出と励磁スイッチング手
    段によって自転車の進行方向に対して前記車輪の連続回
    転力として得られるよう構成したことを特徴とする補助
    動力付き自転車。
  3. 【請求項3】 車軸を同心とした円状に設置する前
    記駆動エレメントに対して、僅少間隙を保持して挟みこ
    むように設置する二つの前記円弧状電磁石の磁極がそぞ
    れ駆動エレメントを挟んで対角位置に設置することによ
    り前記エレメントが連続的に駆動力が得られるようにし
    たことを特徴とする請求項1記載の補助動力付き自転
    車。
  4. 【請求項4】 前記駆動エレメント有する同一構造の
    前輪及び後輪に対して、それぞれのエレメントに駆動力
    を発生せしめる動力発生装置を前輪と後輪に設置して、
    前輪と後輪共に駆動可能にしたことを特徴とする請求項
    1記載の補助動力付き自転車。
JP21802995A 1995-07-24 1995-07-24 補助動力付き自転車 Pending JPH0930481A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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