JPH0958562A - 補助動力付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助動力付き自転車のバッテリーの消耗を低
減させると共に、盗難を防止し、さらに自動点消灯を可
能にすること。 【解決手段】 人力駆動の動力伝達装置と共に、電力駆
動の補助動力装置を備えた自転車において、走行状態を
検出する振動センサＶｓを有し、この走行状態検出用振
動センサＶｓの出力によってある設定時間後に電池の消
耗を防止するために、省電力モードに切り替えるコント
ローラを備えて補助動力付き自転車を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペダルによる人力
駆動と共に、電力駆動の補助動力装置を備えた自転車に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電池を搭載した自転車においては、長時
間の停車で電池の消耗を防止するために、自転車の停車
時間が所定の時間に達すると速度センサと踏力センサの
両方の値から演算して自動的に電源から切り離すように
したものがある。また、盗難防止には、車輪が回転しな
いようにロックキーを施錠する方法が取られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の電
動補助動力付き自転車には、次のような問題点がある。 （１）ロックキーを施錠する自転車では、回転しないよ
うに施錠された方の車輪を持ち上げて、もう一方の車輪
を転がして持ち去られることがある。 （２）速度センサと踏力センサの両方の値から演算して
自動的に電動補助動力装置を電源から切り離すようにし
たものは、回路構成が複雑となってコストアップを招来
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため本発明においては、人力駆動の動力伝達装置と共
に、電力駆動の補助動力装置を備えた自転車において、
走行状態を検出する振動センサを有し、この走行状態検
出用振動センサの出力によってある設定時間後に電池の
消耗を防止するために、省電力モードに切り替えるコン
トローラを備えて補助動力付き自転車を構成する。

【０００５】また、本発明においては、走行モードでは
走行・停止の検出を行い、駐輪モードでは盗難防止セン
サとして移動・停止を検出する振動センサと、この振動
センサによって移動時の振動を検出し警告音を発するブ
ザーと、このブザーの警告音を制御するコントローラと
を備えて補助動力付き自転車を構成する。

【０００６】また、本発明においては、走行・停止の検
出を行う振動センサと、明暗検出手段とを有し、走行中
の点灯必要時には、前記振動センサと明暗検出手段の出
力並びに電池電圧を検出する出力検出手段と、この出力
検出手段によってランプを点灯するコントローラとを備
えて補助動力付き自転車を構成する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
例を説明する。図中１（図１参照）は自転車の前輪、２
は後輪、３は車体（フレーム）、４（図１〜３参照）は
ハンガー部に設けたハウジング、４ａ（図２参照）はハ
ウジング４のサイドカバー、５はハウジング４の中心部
に軸受６，７，８（図２参照）を介して回転自在に設け
たクランク軸、９はクランクアーム、１０はペダルであ
る。

【０００８】また１１は軸受７を介してクランク軸５に
回転自在に設けた前ギヤ（フロントスプロケット）、１
２は後車軸１３に設けた後ギヤ（リヤスプロケット）、
１４は前ギヤ１１と後ギヤ１２とにかけ渡したチェーン
である。また１５は電動補助動力用のモータ、１６はそ
の電源となるバッテリー、１７はバッテリー１６の電力
を制御してモータ１５へ送給するコントローラである。

【０００９】図２および図３はクランクアーム９および
モータ１５より前ギヤ１１を駆動するための伝動系の一
例を示すもので、５ａはクランク軸５に設けたスプライ
ン軸部、１８はこのスプライン軸部５ａに嵌合した駆動
円板、１９はこの駆動円板１８と、Ｕ字状のスプリング
プレート２０を挟むようにクランク軸５に回転自在に設
けた従動円板で、２１はこの従動円板１９に突設したス
プリングプレート２０の一端部の止めピンである。

【００１０】また２２は、前記軸受６，７を介してハウ
ジング４およびクランク軸５に対して回転自在に設けた
出力歯車で、２３は、この出力歯車２２の内周と、従動
円板１９のボス部との間に介挿した一方向クラッチであ
る。また２４は駆動円板１８を外包すると共に、クラン
ク軸５に対して軸方向に摺動自在に設けたスライドカッ
プで、２４ａは駆動円板１８との摺動係合部であり、２
４ｂは従動円板１９に設けたカム部１９ａと係合してス
ライドカップ２４を図２の左側へ押すためのカム部であ
る。

【００１１】また２５はスライドカップ２４と前記軸受
８との間のクランク軸５に嵌合したコイルばねであり、
２６は接触子２６ａがスライドカップ２４の壁面と係合
するようにハウジング４に固定して設けたポテンション
メータであり、このポテンションメータ２６の出力信号
を前記コントローラ１７へ導入してモータ１５を制御す
るようになっている。

【００１２】また１５ａはモータ１５の出力軸で、２７
はこの軸１５ａに固着した歯車、２８（図３参照）は歯
車２７と噛合する歯車、２９は軸、３０は歯車２８と噛
合する歯車で、一方向クラッチ３１を介して軸３２に設
けてある。３３は軸３２の軸受である。３４は軸３２と
一体に形成した歯車、３５は歯車３４と噛合する歯車
で、軸３６に固着してある。３７は軸３６の両端部に設
けた軸受、３８は前記出力歯車２２と噛合するように軸
３６に固着して設けた歯車である。

【００１３】つぎに上述のように構成した補助動力付き
自転車の作用を説明する。クランクアーム９のペダル１
０を踏んでクランク軸５が回転すると、スプライン軸部
５ａとスプライン嵌合している駆動円板１８に回転が伝
えられ、さらにこの駆動円板１８からスプリングプレー
ト２０、ピン２１、従動円板１９、一方向クラッチ２
３、出力歯車２２を介して前ギヤ１１に回転が伝えられ
る。前ギヤ１１が回転すればチエーン１４を介して後ギ
ヤ１２が回転するから、それと共に後輪２が回転して自
転車が走行する。なおこの場合、出力歯車２２が回転す
れば、これと噛合する歯車２８，３０も回転するが、歯
車３０の回転は一方向クラッチ３１の作用によって軸３
２には伝わらないようになっている。

【００１４】また自転車の走行中にクランク軸５にかか
るトルクが増大すると、駆動円板１８と従動円板１９と
の間のＵ字状のスプリングプレート２０が撓んで、カム
部１９ａと２４ｂとが摺動する結果、スライドカップ２
４が図２の左方へ移動してポテンションメータ２６の接
触子２６ａを押すことによって、ポテンションメータ２
６が信号を出力してコントローラ１７を介してモータ１
５を駆動する。

【００１５】モータ１５が回転すれば、歯車２７，２
８，３０、一方向クラッチ３１、軸３２、歯車３４，３
５、軸３６、歯車３８，２２を介して前ギヤ１１がモー
タ１５によって補助駆動される。

【００１６】本発明は、上述した従来の補助動力付き自
転車の制御装置を改良しようとするもので、図４はその
制御回路の一例を示すものである。図中前記符号と同一
の符号は同等のものを示している。すなわち、図中１５
はモータ、１６はバッテリーである。

【００１７】本実施例においては、電源であるバッテリ
ー１６に３ポジションタイプのメーンスイッチＳＷを接
続し、このメーンスイッチＳＷのポジション１にコント
ローラ用の電圧を作るレギュレータＲｇ、ランプＬ、モ
ータ１５、電池電圧検出用の抵抗Ｒ等を接続してある。

【００１８】レギュレータＲｇの後段には、トランジス
タＱ２、コンパレータＣＰ、ゲートＩＣ（ＡＮＤ１，Ａ
ＮＤ２）、ワンショットマルチバイブレータ２，３、マ
イコンＣＰＵ、アンプ１，２、表示用の発光ダイオード
ＬＥＤ１，２、トルクセンサＴｓ等が接続されている。

【００１９】メーンスイッチＳＷのポジション２には盗
難防止用ブザーＢｚ、トランジスタＱ１，Ｑ３、ワンシ
ョットマルチバイブレータ１等が接続される。メーンス
イッチＳＷのポジション３にはなにも接続されず、完全
なＯＦＦ状態である。また、走行・停止と盗難防止の両
方を検出する振動センサＶｓは抵抗Ｒを介してトランジ
スタＱ１，Ｑ２のベースに接続されている。なお図中Ｃ
ｄＳは明るさ検出用のセンサ、Ｓｓは速度センサ、Ｑ４
〜Ｑ９はトランジスタである。

【００２０】次に、上述した制御回路の動作について説
明する。メーンスイッチＳＷがポジション１の場合で
は、振動センサＶｓは走行・停止検出センサとして機能
し、走行中振動センサＶｓは路面からの振動によって常
時パルスを発生している。このパルスによってトランジ
スタＱ２はＯＮ・ＯＦＦを繰り返し、トランジスタのコ
レクタに接続された、ワンショットマルチバイブレータ
２，３は前記パルスによりトリガされることになる。こ
のためこれらのマルチバイブレータ２，３の出力は走行
中は常時ハイ（Ｈ）となる。一方、ワンショットマルチ
バイブレータ２の出力と反転出力はマイコンＣＰＵの割
込み入力ＩＮＴ０とＩＮＴ１に入力される。また、この
時、割込み入力ＩＮＴ０は割込み禁止となっている。こ
のためマイコンＣＰＵは走行中はアクティブな状態を維
持し、コントローラとして機能する。

【００２１】また自転車が停止すると、振動センサＶｓ
は路面からの振動がなくなるためにパルスは発生しなく
なる。よって、トランジスタＱ２はＯＮ・ＯＦＦを繰り
返さず、ワンショットマルチバイブレータ２，３はトリ
ガされずに所定の時間後ハイ（Ｈ）よりロー（Ｌ）に変
化する。このため、この反転出力がマイコンＣＰＵの割
込み入力ＩＮＴ１へ入力されて割込みが発生し、速度セ
ンサＳｓとレギュレータＲｇにスリープ処理を行う。こ
のあと割込み入力ＩＮＴ１を割込み禁止として、ＩＮＴ
０を割込み許可としてマイコンＣＰＵ自身もスリープモ
ードとなり電力の消費を押さえることができる。

【００２２】この停止時のスリープモード中に再び走行
しようとして自転車を動かすと、振動センサＶｓにパル
スが発生し、ワンショットマルチバイブレータ２によっ
て所定の時間出力がハイ（Ｈ）となる。この出力の立上
りによって、割込み入力ＩＮＴ０よりマイコンＣＰＵに
割込みが発生し、マイコンＣＰＵはアクティブとなる。
マイコンＣＰＵがアクティブになると、割込み入力ＩＮ
Ｔ０を割込み禁止とし、割込み入力ＩＮＴ１を割込み許
可とし、スリープを解除する。

【００２３】一方、メーンスイッチＳＷを２のポジショ
ンとしたときには盗難防止状態となる。これは買物時の
ように一時的に自転車から離れる場合等に使用する。こ
の場合自転車に振動があると、振動センサＶｓにパルス
が発生し、トランジスタＱ１がＯＮ・ＯＦＦとなり、ワ
ンショットマルチバイブレータ１がトリガされる。この
ワンショットマルチバイブレータ１の出力がトランジス
タＱ３のベースに入力されるため、警報用ブザーＢｚが
所定の時間発音する。

【００２４】また、メーンスイッチＳＷのポジション１
で夜間走行すると、明るさ検出用のセンサＣｄＳの抵抗
値が夜間は大きくなるため、コンパレータＣＰの出力が
ハイ（Ｈ）となる。また走行中であれば振動センサＶｓ
の出力によってワンショットマルチバルブレータ３がト
リガされているため、ゲートＩＣのＡＮＤ１は両入力端
子がハイ（Ｈ）となり、ゲートＩＣのＡＮＤ１の出力は
ハイ（Ｈ）となる。ゲートＩＣのＡＮＤ２はゲートＩＣ
のＡＮＤ１の出力と、マイコンＣＰＵからの信号が入力
されているが、バッテリー１６の電圧が所定の放電終止
電圧より大きければ、マイコンＣＰＵからの信号はハイ
（Ｈ）となっている。このためゲートＩＣのＡＮＤ２は
両入力がハイ（Ｈ）になるから、出力もハイ（Ｈ）とな
りトランジスタＱ４をＯＮさせてランプＬを点灯させる
ことになる。

【００２５】一方、自転車が走行後に停止すると、振動
センサＶｓからのパルスはなくなるが、ワンショットマ
ルチバイブレータ３の出力がハイ（Ｈ）の間はランプＬ
の点灯は継続し、この出力がロー（Ｌ）に変化したとき
にゲートＩＣのＡＮＤ１，２の出力がロー（Ｌ）となっ
てランプＬが消灯することによって、ランプＬは自転車
の停止後も所定の時間点灯を続けた後に消灯することに
なる。

【００２６】また、自転車が停止後に再走行した場合に
は、振動センサＶｓに再びパルスが発生してワンショッ
トマルチバイブレータ３がトリガされ、ランプＬは再点
灯する。この作用は回路がすでにスリープモードに入っ
ていても、振動センサＶｓによってワンショットマルチ
バイブレータ３がトリガされてスリープモードが解除さ
れるためランプＬは同様に再点灯することになる。

【００２７】他方、各種手段の適用例を記述すると、振
動センサＶｓは機械的な振動センサでも、水銀スイッチ
や圧電タイプセンサ、更には磁気センサを使用したもの
でもよい。また本発明の実施例では、タイマにワンショ
ットマルチバイブレータを用いているが、このタイマと
しては、トランジスタと抵抗・コンデンサ等で構成した
タイマや、マイコンＣＰＵ内のタイマを使用してもよ
い。

【００２８】また、盗難防止には音のみで警報する実施
例を挙げたが、ランプやＬＥＤのような発光手段を連動
させた発音・発光併用の警報手段を用いてもよいのは言
うまでもない。

【００２９】

【発明の効果】上記の構成によって、本発明は次のよう
な作用・効果がある。 （１）走行中は、自転車の走行検出センサの信号を走行
・停止信号に用い、停止信号が所定の時間続くとコント
ローラへの電力供給を制限すると共に、マイコンＣＰＵ
をスリープモードにして電池の消耗を防止することがで
きる。 （２）ロックキーを盗難防止位置にすると、走行・停止
センサは盗難防止センサとなり、この状態で自転車を動
かすと、盗難防止センサである振動センサに信号が発生
し、ブザーが発音し警報するので、盗難防止が図れる。 （３）夜間走行時には、走行・停止センサと光センサを
連動させ自動点消灯が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自転車の全体側面図である。

【図２】本発明の自転車のハンガー部の伝動系の一部を
断面で示す平面図である。

【図３】図２のハウジング内の別の伝動系を一部断面で
示す平面図である。

【図４】本発明のコントローラ部の回路構成図である。

【図５】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の他の実施例の動作を示すフローチャー
トである。

【図７】図５、図６における電気的動作の波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 前輪 ２ 後輪 ３ 車体（フレーム） ４ ハウジング ４ａ サイドカバー ５ クランク軸 ６，７，８ 軸受 ９ クランクアーム １０ ペダル １１ 前ギヤ（フロントスプロケット） １２ 後ギヤ（リヤスプロケット） １３ 後車軸 １４ チェーン １５ モータ １６ バッテリー １７ コントローラ １８ 駆動円板 １９ 従動円板 １９ａ カム部 ２０ スプリングプレート ２１ 止めピン ２２ 出力歯車 ２３ 一方向クラッチ ２４ スライドカップ ２４ａ 摺動係合部 ２４ｂ カム部 ２５ コイルばね ２６ ポテンションメータ ２６ａ 接触子 ２７，２８ 歯車 ２９ 軸 ３０ 歯車 ３１ 一方向クラッチ ３２ 軸 ３３ 軸受 ３４，３５ 歯車 ３６ 軸 ３７ 軸受 ３８ 歯車 ＳＷ メーンスイッチ Ｒｇ レギュレータ Ｌ ランプ Ｒ 抵抗 Ｑ１〜Ｑ９ トランジスタ ＣＰ コンパレータ ＩＣ ゲート ＣＰＵ マイコン ＬＥＤ 発光ダイオード Ｔｓ トルクセンサ Ｂｚ ブザー ＣｄＳ 明るさ検出用センサ Ｓｓ 速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 俊晴 埼玉県上尾市中妻３−１−１ ブリヂスト ンサイクル株式会社内 (72)発明者 佐藤 行 埼玉県上尾市中妻３−１−１ ブリヂスト ンサイクル株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力駆動の動力伝達装置と共に、電力駆
   動の補助動力装置を備えた自転車において、走行状態を
   検出する振動センサを有し、この走行状態検出用振動セ
   ンサの出力によってある設定時間後に電池の消耗を防止
   するために、省電力モードに切り替えるコントローラを
   備えたことを特徴とする補助動力付き自転車。
2. 【請求項２】 人力駆動の動力伝達装置と共に、電力駆
   動の補助動力装置を備えた自転車において、走行モード
   では走行・停止の検出を行い、駐輪モードでは盗難防止
   センサとして移動・停止を検出する振動センサと、この
   振動センサによって移動時の振動を検出し警告音を発す
   るブザーと、このブザーの警告音を制御するコントロー
   ラとを備えたことを特徴とする補助動力付き自転車。
3. 【請求項３】 人力駆動の動力伝達装置と共に、電力駆
   動の補助動力装置を備えた自転車において、走行・停止
   の検出を行う振動センサと、明暗検出手段とを有し、走
   行中の点灯必要時には、前記振動センサと明暗検出手段
   の出力並びに電池電圧を検出する出力検出手段と、この
   出力検出手段によってランプを点灯するコントローラと
   を備えたことを特徴とする補助動力付き自転車。