JPH0948386A

JPH0948386A - 動力合成装置

Info

Publication number: JPH0948386A
Application number: JP22481995A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Uchiyama; 敦内山
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-08-08
Filing date: 1995-08-08
Publication date: 1997-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】第１、第２駆動手段からそれぞれ出力される
両動力を合成して出力させるための動力合成装置の構成
を簡単にさせる。【解決手段】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後輪９と互いに連結される回転基体
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。
同上ハウジング２４に同上第１軸心１１回りに回転自在
に支承されて上記ピニオン３８に噛合する第１駆動ギヤ
４４と第２駆動ギヤ４８を設ける。上記第１駆動ギヤ４
４を回転駆動させる第１駆動手段２１と、上記第２駆動
ギヤ４８を回転駆動させる第２駆動手段２２とを設け
る。上記第１駆動手段２１の速度もしくは変位を検出
し、この検出信号に基づき、上記第２駆動手段２２の速
度もしくは変位を制御する制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１駆動手段と、
第２駆動手段とからそれぞれ出力される各動力を合成
し、この合成力により被駆動体を駆動させるようにした
動力合成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記第１、第２駆動手段から出力される
各動力（即ち、パワー：力×速度（トルク×回転数）で
ある。以下同じ）を、ある「合成比率」で合成する動力
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、自転車における人力たる動
力に、電動機の動力が合成されて、自転車を走行させる
際の乗員への負担が軽減されて、この走行が、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
側にペダル軸であるクランク軸が支承され、このクラン
ク軸にペダルが連結されている。また、同上クランク軸
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
クランク軸を回転駆動させれば、この人力による動力
は、上記連動手段を介してチェーンホイールに伝えられ
ると共に、上記伝動チェーン等を介し後輪に伝えられ、
自転車が走行可能とされる。

【０００６】一方、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、上記人力の動力に対す
る電動機の動力の「合成比率」が所望値となるよう、こ
の電動機の動力が定められる。そして、これら両動力の
「合成比率」を所望値にさせることにより、上記人力の
負担が軽重変化させられ、この状態の両動力の合成によ
る合成動力で、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
成の動力合成装置では、人力による駆動トルクの検出が
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、重いものであるた
め、これを用いた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
転車では、構成の簡素化、コンパクト化、および軽量化
が要求されるため、このような自転車に上記動力合成装
置を適用する場合には、より一層の改善が望まれる。

【００１０】第２に、同上トルク検出手段は、通常、ト
ーションバー等の弾性要素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、両動力の「合成比率」を所望値にしよ
うとする場合の製造上の特性の管理が難しい。

【００１１】本発明は、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。

【００１２】第１に、第１駆動手段と第２駆動手段から
それぞれ出力される両動力を所望の「合成比率」で合成
して出力させるための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。

【００１３】第２に、動力合成装置において、第１駆動
手段と第２駆動手段から出力される両動力の「合成比
率」を所望値にさせようとするとき、その製造上の特性
の管理を容易にさせるようにする。

【００１４】

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

【００１５】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。

【００１６】本発明の動力合成装置は、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と互いに連結される回転基体３１を
設け、この回転基体３１にこの回転基体３１を通過する
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が上記回転基体３１と共に上
記第１軸心１１回りに回転してこの第１軸心１１回りに
公転するようにし、一方、同上ハウジング（固定側）２
４に同上第１軸心１１回りに回転自在に支承されて上記
ピニオン３８に噛合する第１駆動ギヤ４４と第２駆動ギ
ヤ４８を設け、上記第１駆動ギヤ４４を回転駆動させる
第１駆動手段２１と、上記第２駆動ギヤ４８を回転駆動
させる第２駆動手段２２とを設け、上記第１駆動手段２
１の速度もしくは変位を検出する検出手段７５，７９を
設け、この検出信号に基づき、上記第２駆動手段２２の
速度もしくは変位を制御する制御手段６９を設けたもの
である。

【００１７】上記の場合、ピニオン３８を介し第１駆動
手段２１からの動力を受けて第２駆動手段２２が回転し
ようとするとき、この回転を規制する回転規制手段７２
を設けてもよい。

【００１８】また、第１駆動手段２１の動力源を人力と
してもよい。

【００１９】

【作用】上記構成による作用は次の如くである。

【００２０】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。

【００２１】図１、３において、制御手段６９は、第１
駆動手段２１を駆動させたとき、上記第１駆動手段２１
の速度もしくは変位を検出し、この検出信号に基づき、
上記第２駆動手段２２の速度もしくは変位を駆動制御す
る。

【００２２】ここで、上記第１駆動手段２１と第２駆動
手段２２の駆動により、これらがピニオン３８のピッチ
円上でこのピニオン３８にトルクを伝えるとき、上記ピ
ニオン３８に働く第２軸心３７回りのトルクはバランス
している。即ち、第１駆動手段２１と第２駆動手段２２
のトルクの比率は歯数で決まるトルク比を保っている。
上記制御手段６９の制御により、第１駆動手段２１に対
する第２駆動手段２２の各速度もしくは各変位の「相対
比率」がある値になるように制御すれば、上記第１駆動
手段２１と第２駆動手段２２がピニオン３８に与える第
１動力Ｐ₁ と第２動力Ｐ₂ との「合成比率」を所望値に
することができる。

【００２３】よって、上記した速度もしくは変位に基づ
く制御によれば、上記第１動力Ｐ₁と第２動力Ｐ₂ の
「合成比率」を所望の値にする上で、従来、必要とされ
ていたトルク検出手段は不要となる。

【００２４】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、これが電池切れ
や、燃料切れ等で、動力の出力ができなくなったとすれ
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、ある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から与えられる動力で空転状に逆転する
おそれがあり、この場合には、上記第１駆動手段２１の
動力は、上記後輪（被駆動体）９側には伝えられなくな
る。

【００２５】そこで、上記構成において、ピニオン３８
を介し第１駆動手段２１からの動力を受けて第２駆動手
段２２が回転しようとするとき、この回転を規制する回
転規制手段７２を設けてもよい。

【００２６】このようにすれば、上記ピニオン３８を介
し第１駆動手段２１から動力を受けて第２駆動手段２２
が逆転させられようとするとき、この回転は、上記回転
規制手段７２によって規制されることから、上記第１駆
動手段２１の動力により、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が第１軸心１１回りに回転駆動さ
せられることとなり、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の動力が伝
えられる。

【００２７】また、第１駆動手段２１の動力源を人力と
してもよい。

【００２８】このようにすれば、動力合成装置１７を自
転車に適用できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。

【００３０】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車幅方向をいうものとする。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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は公知の
フリーホイールを介して上記後輪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。

【００３４】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
方に向ってシートチューブ２ｃが延び、このシートチュ
ーブ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。

【００３５】上記シートチューブ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。

【００３６】上記フロントチェーンホイール１０を回転
駆動させる動力合成装置１７が設けられている。この動
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、動力合成装置
１７から出力される動力は上記動力伝達装置１９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。

【００３７】上記動力合成装置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動力が合成され
て、この合成動力により、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。

【００３８】上記動力合成装置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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】上記第１軸心１１に直交し、かつ、上記径
大部３４を径方向に通過する第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は互いに同じモジュールで同形同大のべベ
ルギヤであり、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３
７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３１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。

【００４２】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であり、かつ、ペダル軸であ
るクランク軸４１を有している。このクランク軸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４２，４３によってハウジング２
４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。

【００４３】上記第１軸心１１上で、クランク軸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は上記クランク軸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、上記クランク軸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はクランク軸４１の径方向で互
いに逆方向に突出している。

【００４４】上記第１駆動手段２１の動力源は乗員の人
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、上記クランク軸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
動させる力で、上記回転基体３１は第１軸心１１回りに
回転可能（図１中矢印Ａ）とされている。

【００４５】上記第１軸心１１回りに回転自在となるよ
う上記クランク軸４１に第２駆動ギヤ４８が支承されて
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と同じモジュール、かつ、同じ歯数で、上記
両ピニオン３８，３８にともに噛合している。

【００４６】上記第２駆動手段２２の動力源は電動機４
９である。この電動機４９はケーシング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１軸心１１と直
交する第３軸心５３上に位置し、この第３軸心５３回り
に回転駆動させられる。

【００４７】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内に収容され、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。

【００４８】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３軸心５３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。

【００４９】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３軸心５３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３軸心５３
回りに公転可能とされている。

【００５０】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４８
が上記各ピニオン３８を第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４８が各ピニオン３８を回
転駆動させる力で、上記回転基体３１は第１軸心１１回
りに回転可能（図１中矢印Ａ）とされている。

【００５１】上記の場合、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。

【００５２】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は前記シートチューブ
２ｃとダウンパイプ２ｂとに支持されたバッテリ箱６７
内に収納されている。また、上記第１駆動手段２１に第
２駆動手段２２を連動させるよう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と制御手段
６９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。

【００５３】図１、３において、制御手段６９は、第１
駆動手段２１を駆動させたとき、上記第１駆動手段２１
の速度もしくは変位を検出し、この検出信号に基づき、
上記第２駆動手段２２の速度もしくは変位を駆動制御す
る。

【００５４】ここで、上記第１駆動手段２１と第２駆動
手段２２の駆動により、これらがピニオン３８のピッチ
円上でこのピニオン３８にトルクを伝えるとき、上記ピ
ニオン３８に働く第２軸心３７回りのトルクはバランス
している。即ち、第１駆動手段２１と第２駆動手段２２
のトルクの比率は歯数で決まるトルク比を保っている。
上記制御手段６９の制御により、第１駆動手段２１に対
する第２駆動手段２２の各速度もしくは各変位の「相対
比率」がある値になるように制御すれば、上記第１駆動
手段２１と第２駆動手段２２がピニオン３８に与える第
１動力Ｐ₁ と第２動力Ｐ₂ との「合成比率」を所望値に
することができる。

【００５５】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。

【００５６】前記クランク軸４１には浅い椀状の第１被
検出体７３が取り付けられており、この第１被検出体７
３はその外周部に多数の切り欠き７４を有している。ま
た、上記第１被検出体７３の外周部に対応し、周方向に
互いに離間した一対の第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、前記制御手段
６９に電気的に接続されている。

【００５７】また、前記電動機４９の回転軸５２には円
板状の第２被検出体７８が取り付けられており、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、同上制御手段６９に電気的
に接続されている。

【００５８】上記制御手段６９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。

【００５９】そして、人力をペダル４５に入力してクラ
ンク軸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。

【００６０】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、クラン
ク軸４１と共に回転する第１駆動ギヤ４４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、上記第１駆動手段２１の速度である第１駆動ギヤ４
４の第１回転速度Ｖ₁ が演算される。この際、上記第１
駆動ギヤ４４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、上記第１駆動ギヤ４４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６
６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。

【００６１】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動
力Ｐ₁ と第２動力Ｐ₂ の「合成比率」に所望の値を得る
ために、第２駆動手段２２の電動機４９が出力すべき回
転速度が演算され、電動機４９の速度指令値ωとして、
上記偏差演算手段８８に入力される。

【００６２】上記「合成比率」の所望の値は、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６９の外部から任意に選択操作ができることとなって
いる。

【００６３】上記電動機４９が駆動するとき、回転軸５
２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、ここで、電動機４９の実回転速度ω_FBが算
出される。

【００６４】上記速度指令値ωは上記偏差演算手段８８
にフィードバックされる。前記指令速度演算手段８４か
らの速度指令値ωと、電動機４９の実回転速度ω_FBとの
偏差△ωが演算される。この演算結果がＰＩＤ（比例の
微分積分）に代表される制御量演算手段８９に入力さ
れ、ここで、安定な範囲で速やかに電動機４９の回転数
を修正するための制御量が演算される。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４９に印加する電気的動力が調整さ
れる。

【００６５】上記動作によって、結果として、第１駆動
ギヤ４４の第１回転速度Ｖ₁ に基づき第２駆動ギヤ４８
の第２回転速度Ｖ₂ が制御されることとなり、これら第
１回転速度Ｖ₁ と第２回転速度Ｖ₂ の「相対比率」があ
らかじめ定めた値に保たれる。これにより、ピニオン３
８に与えられる第１駆動手段２１の第１動力Ｐ₁ と第２
駆動手段２２の第２動力Ｐ₂ との「合成比率」が所望の
値とされる。

【００６６】例えば、第１の例として、前記したよう
に、電動機４９と第２駆動ギヤ４８とは同径のため、第
１駆動ギヤ４４の第１回転速度Ｖ₁ と、第２駆動ギヤ４
８の第２回転速度Ｖ₂ の「相対比率」を「１：１」とな
るように制御すれば、第１駆動手段２１の人力による第
１動力Ｐ₁ と、第２駆動手段２２の電動機４９による第
２動力Ｐ₂ との「合成比率」も「１：１」となり、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の動力で走行ができることとなる。

【００６７】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、動力の損失が抑制され
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、踏動が１／２になって
いること以外、通常の自転車と同じ走行操作で走行でき
る。

【００６８】また、第２の例として、第１駆動ギヤ４４
と第２駆動ギヤ４８は同径のため、第１回転速度Ｖ₁ が
第２回転速度Ｖ₂ よりも大きく（もしくは小さく）なる
ような「相対比率」に制御すれば、第１駆動手段２１の
人力による第１動力Ｐ₁ の方が第２駆動手段２２の電動
機４９による第２動力Ｐ₂ よりも大きくなる（もしくは
小さくなる）。

【００６９】これにより人力の負担分を１／２より大き
くすることも、小さくすることも可能であるのでユーザ
ーの体力に適合させることが可能となる。

【００７０】上記ピニオン３８を介し第１駆動手段２１
からの第１動力Ｐ₁ を受けて第２駆動手段２２が上記一
方向の回転方向（図１中矢印Ｃ；正転）とは逆の方向に
回転しようとするとき、この回転を規制する回転規制手
段７２が設けられている。この回転規制手段７２はワン
ウェイクラッチで構成され、上記第２駆動手段２２の上
記正転のみを許容し、第２駆動手段２２の逆転を確実に
阻止する。

【００７１】例えば、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、
主に人力による走行となる。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から与えられる第１動力Ｐ₁ で空
転状に逆転しようとする。しかし、この逆転は、上記回
転規制手段７２により規制され、上記第２駆動ギヤ４８
の逆転が阻止されて、これは停止状態とされる。

【００７２】そして、この場合、第１駆動ギヤ４４と第
２駆動ギヤ４８は同径のため、ペダル４５の１／２の回
転数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になるため、自転車１の走行速度
は半減するが、上記ペダル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６
９が突然停止してもペダル４５が重くて、こげなくなる
というようなことはなく、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、無用な動力の消費が防止されて効率的であ
る。

【００７３】上記の動力合成装置１７は、自転車に本来
的に設けられるクランク軸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、製
造が容易にできるという利点がある。

【００７４】また、左右一対のペダル４５は、一体的な
一本のクランク軸４１で連結されているため、このクラ
ンク軸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。

【００７５】また、上記動力合成装置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。

【００７６】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の各動力源は、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はス
ロットル弁を有する気化器や燃料噴射装置とされる。

【００７７】また、この実施例では、第１駆動手段２１
の第１動力Ｐ₁ と第２駆動手段２２の第２動力Ｐ₂ の
「合成比率」は、速度に基づいて制御したが、これに代
えて、次のようにしてもよい。

【００７８】即ち、第２駆動手段２２の電動機４９をス
テッピングモータとし、第１検出手段７５で検出したパ
ルス数に応じて、上記電動機４９をある変位量（回転
角）で繰り返し進めてゆくようにしてもよい。つまり、
上記「相対比率」を変位に基づいて制御してもよい。

【００７９】更に、差動装置２７は第１駆動手段２１と
第２駆動手段２２のトルク負担比率の異なるものであっ
てもよい。即ち、第１駆動ギヤ４４と第２駆動ギヤ４８
の歯数が異なってもよいし、遊星歯車機構であってもよ
い。

【００８０】また、上記動力合成装置１７を、例えば、
車椅子に用いる場合には、第２駆動手段２２の電動機４
９は逆転駆動が必要とされる。そこで、この場合には、
回転規制手段７２を上記したワンウェイクラッチで構成
することに代えて、上記電動機４９を例えば、極めて低
速で正転、もしくは逆転可能とさせる電気的な制動装
置、もしくは機械的なロック機構、例えば、電磁ブレー
キや手動によるロック機構で構成してもよい。

【００８１】具体的には、電動機４９の入力端子を短絡
させることによって、自己発電作用による回生制動のト
ルクを発生させる。すると、上記回転規制手段７２をワ
ンウェイクラッチにしたときと、ほぼ同じ作用、効果が
得られる。このようにすれば、例えば、電動機４９が動
力を十分には出力できないとき、上記回転規制手段７２
の作用により、上記電動機４９を低速回転させるよう回
転を規制し、この電動機４９がピニオン３８を介し第１
駆動手段２１からの動力を受けて単に遊転状に逆転する
ことを防止させる。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、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と互いに連結される回
転基体を設け、この回転基体にこの回転基体を通過する
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回転基体と共に上記第１軸心回りに
回転してこの第１軸心回りに公転するようにし、一方、
同上固定側に同上第１軸心回りに回転自在に支承されて
上記ピニオンに噛合する第１駆動ギヤと第２駆動ギヤを
設け、上記第１駆動ギヤを回転駆動させる第１駆動手段
と、上記第２駆動ギヤを回転駆動させる第２駆動手段と
を設け、上記第１駆動手段の速度もしくは変位を検出す
る検出手段を設け、この検出信号に基づき、上記第２駆
動手段の速度もしくは変位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。

【００８３】即ち、制御手段は、第１駆動手段を駆動さ
せたとき、上記第１駆動手段の速度もしくは変位を検出
し、この検出信号に基づき、上記第２駆動手段の速度も
しくは変位を駆動制御する。

【００８４】ここで、上記第１駆動手段と第２駆動手段
の駆動により、これらがピニオンのピッチ円上でこのピ
ニオンにトルクを伝えるとき、上記ピニオンに働く第２
軸心回りのトルクはバランスしている。即ち、第１駆動
手段と第２駆動手段のトルクの比率は歯数で決まるトル
ク比を保っている。上記制御手段の制御により、第１駆
動手段に対する第２駆動手段の各速度もしくは各変位の
「相対比率」がある値になるように制御すれば、上記第
１駆動手段と第２駆動手段がピニオンに与える第１動力
と第２動力との「合成比率」を所望値にすることができ
る。

【００８５】よって、上記した速度もしくは変位に基づ
く制御によれば、上記第１動力と第２動力の「合成比
率」を所望値にする上で、従来、必要とされていたトル
ク検出手段は不要となる。

【００８６】この結果、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、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。

【００８７】第２に、加算する第２動力の量はトルクで
はなく速度に基づいて決められており、速度は単位時間
当りのパルス数もしくはパルスの時間間隔から高精度に
検出できるので、結果として第１動力と第２動力の「合
成比率」も高精度に得られる。

【００８８】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、これが消電や、燃料切
れ等で、動力の出力ができなくなったとすれば、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、ある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
る動力で空転状に逆転するおそれがあり、この場合に
は、上記第１駆動手段の動力は上記被駆動体側には伝え
られなくなる。

【００８９】そこで、上記構成において、ピニオンを介
し第１駆動手段からの動力を受けた第２駆動手段が回転
しようとするとき、この回転を規制する回転規制手段を
設けてもよい。

【００９０】このようにすれば、上記ピニオンを介し第
１駆動手段から動力を受けて第２駆動手段が逆転させら
れようとするとき、この回転は、上記回転規制手段によ
って規制されることから、上記第１駆動手段の動力によ
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、回転基体が第１軸心回りに
回転駆動させられることとなり、この回転基体に連結さ
れた被駆動体に、上記第１駆動手段の動力が伝えられ
る。

【００９１】よって、回転規制手段を設けたことによ
り、第２駆動手段が不意に動力を出力できないという緊
急事態が生じても、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。

【００９２】また、第１駆動手段の動力源を人力として
もよい。

【００９３】このようにすれば、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】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クランク軸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回転規制手段７５第１検出手段（検出手段）７９第２検出手段（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
されて被駆動体と互いに連結される回転基体を設け、こ
の回転基体にこの回転基体を通過する第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
記回転基体と共に上記第１軸心回りに回転してこの第１
軸心回りに公転するようにし、一方、同上固定側に同上
第１軸心回りに回転自在に支承されて上記ピニオンに噛
合する第１駆動ギヤと第２駆動ギヤを設け、上記第１駆
動ギヤを回転駆動させる第１駆動手段と、上記第２駆動
ギヤを回転駆動させる第２駆動手段とを設け、上記第１
駆動手段の速度もしくは変位を検出する検出手段を設
け、この検出信号に基づき、上記第２駆動手段の速度も
しくは変位を制御する制御手段を設けた動力合成装置。
【請求項２】ピニオンを介し第１駆動手段からの動力
を受けて第２駆動手段が回転しようとするとき、この回
転を規制する回転規制手段を設けた請求項１に記載の動
力合成装置。
【請求項３】第１駆動手段の動力源が人力である請求
項１もしくは２に記載の動力合成装置。