JPH10129553A - 動力補助機能付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転倒のおそれなく補助動力を与えて走行でき
る自転車を得ることである。 【解決手段】 自転車１の後輪６の側部に、減速機構を
介して電動機に連結されて前記後輪６とともに地表５８
に接触する駆動輪２２を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高齢者、体の不自
由な人或いは自転車を操縦することができない人などが
利用するのに適した動力補助機能付き自転車に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、普通自転車に取り付けできる自転
車用の動力補助装置は、特公昭２８−２８６８号公報に
記載されているように前輪又は後輪を摩擦駆動輪を介し
て駆動するものがあり、また、別の方式としては、ペダ
ル軸を駆動するものや後輪に組み込まれたモータによっ
て後輪を直接駆動するもの等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自転車の操縦は、一定
の速度以上で走行しないと直立性を保つことができず、
かなりの熟練者でないと転倒してしまう。そのため、時
速６ｋｍ／ｈ以下の速度で走行することは極めて難し
い。しかるに、高齢者や体の不自由な人にとっては高速
で走行することは不可能であるため、転倒せずに低速で
走行できる自転車であることが望ましいものであるが、
前述の補助動力をもって駆動される形式の自転車におい
ては、低速走行時に転倒を防止できるようにしたものは
ない。

【０００４】一方、転倒を防止するだけの目的では、子
供用自転車に見られるように、後輪の両側に小さな補助
輪を取り付けたものがある。しかしながら、このような
自転車においても補助輪を用いずに自転車を操縦できる
ようにすることが目的であるため、通常の走行時におい
ては両側の補助輪は地表から浮いているものである。そ
のため、急激な転倒を防止するという機能があるのみで
あり、片側の補助輪を地表に付けて走行することは車体
が傾いているため、きわめて走行しにくいものであり、
高齢者、体の不自由な人或いは自転車に乗れない人のた
めには不適当なものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
自転車の後輪の側部に、減速機構を介して電動機に連結
されて前記後輪とともに地表に接触する駆動輪を配設し
たものである。したがって、自転車の後輪の側部に設け
られた駆動輪により低速走行時であっても転倒を防止し
ているとともに、その駆動輪により動力が与えられるた
め、高齢者や体の不自由な人或いは自転車に乗れない人
でも安全に走行することができるものである。

【０００６】請求項２記載の発明は、電動機と減速機構
と駆動輪とをユニット化して形成した動力補助機を設
け、自転車の後輪の側部に前記駆動輪を付勢手段により
地表方向へ付勢して前記動力補助機を取り付けたもので
ある。したがって、普通の自転車に動力補助機を取り付
けるだけで、転倒防止の機能と動力駆動の機能とをもっ
た自転車を簡単に得ることができるものである。

【０００７】請求項３記載の発明は、電動機の回転を検
出する検出手段を備えてこの検出手段の出力に基づいて
動力伝達を断続する遠心クラッチを接続したものであ
る。したがって、電動機を駆動するだけで駆動輪の駆動
を行うことができ、また、電動機を停止させておけば、
通常の自転車として走行する場合になんの抵抗もない状
態を得ることができ、また、高速走行を行うことがで
き、さらに、バッテリーが切れてしまった場合にも駆動
輪の負荷が作用することがないようにしたものである。

【０００８】請求項４記載の発明は、路面傾斜と車体に
作用する力とを加速度として検出する加速度・傾斜セン
サを設け、この加速度・傾斜センサの出力により電動機
のパワー制御を行うとともにその回転速度を一定値以下
に抑えるようにしたものである。したがって、走行開始
時に自転車の動きを察知して補助動力が与えられ、ま
た、傾斜地においてもその傾斜度を検知して電動機のパ
ワー制御を行うため、使用者が特別な操作を行なわなく
ても必要な機能を得ることができ、しかも、最大走行速
度を所定値以下にして安全性を高めることができるもの
である。

【０００９】請求項５記載の発明は、動力補助機を自転
車の後輪の両側に取り付けたものである。したがって、
確実に動力補助機能を発揮させることができるものであ
る。

【００１０】請求項６記載の発明は、自転車の車体の片
側に動力補助機を取り付け、他側に補助輪を取り付けた
ものである。したがって、動力補助機能を有した自転車
を安価に提供することができるものである。

【００１１】請求項７記載の発明は、動力補助機を自転
車との取付部から下向きに拡開するように取り付けたも
のである。したがって、各都道府県の条例等で規制され
ている車幅以下の最小寸法でありながら転倒することが
ない安定した運転を行うことができる自転車を提供する
ことができるものである。

【００１２】請求項８記載の発明は、付勢手段により駆
動輪が地表に接する方向へ付勢された動力補助機は、自
転車が傾くことにより後方へ回動するように取り付けら
れているものである。したがって、路面の段差などの障
害物を容易に乗り越すことができるものである。

【００１３】請求項９記載の発明は、自転車の車体が傾
いた時にサドル中心が動力補助機の駆動輪の接地点より
も外側方へ出ないように前記動力補助機の後方への回動
角度を規制したものである。したがって、静止したとし
ても転倒することがない安定性を得ることができるもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面に基
づいて説明する。まず、自転車１は、ＪＩＳ規格に基づ
いて製作された一般のものであり、この自転車１は、パ
イプ状の部材によるフレーム２を基礎にして組み立てら
れている。すなわち、このフレーム２には、前輪３、ハ
ンドル４、サドル５、後輪６、この後輪６に連結された
ペダル７、荷台８及び図示しない制動装置が取り付けら
れている。

【００１５】このような自転車１のフレーム２の後端両
側には、前記後輪６の車軸９を貫通させた取付ステー１
０が四本の取付ボルト１１により固定的に取り付けられ
ている。これらの取付ステー１０には、それぞれ外側方
へ突出する取付部を構成する取付軸１２が固定されてい
るとともに、その上方には外方へ突出するバネ掛け突起
１３が設けられている。

【００１６】ついで、動力補助機１４が設けられてい
る。この動力補助機１４は、互いに所定の間隔をおいて
相対向して設けられた内側板１５と外側板１６、これら
の内側板１５と外側板１６との上部及び前後部にかけて
設けられた上板１７、この上板１７と前記内側板１５の
延長部とを重ね合わせた取付基板部１８とよりなるフレ
ームステー１９を有する。このフレームステー１９の下
端には、軸受ホルダ２０が取り付けられ、これらの軸受
ホルダ２０に保持されたベアリング２１により駆動輪２
２が回転自在に保持されている。

【００１７】前記フレームステー１９には、電動機２３
が固定されており、この電動機２３と前記駆動輪２２と
は、動力伝達機構２４により連結されている。すなわ
ち、前記電動機２３の駆動軸２５には、前記電動機２３
の回転を検出する検出手段を備えてこの検出手段の出力
に基づいて動力伝達を断続する遠心クラッチ２６が連結
されている。この遠心クラッチ２６は、一対の引張ばね
２７で中心方向に付勢された検出手段として作用する一
対のクラッチウェイト２８を有する。これらのクラッチ
ウェイト２８は、そのクラッチウェイト２８に形成され
た外方へ突出する係合突起２９が摺動自在に挿入される
ガイド切欠３０を有する駆動側輪体３１に取り付けられ
ている。この駆動側輪体３１の外側には、前記クラッチ
ウェイト２８の前記係合突起２９が係脱する多数のクラ
ウン状の歯３２を有する従動輪体３３が設けられてい
る。従って、前記遠心クラッチ２６は、一対のクラッチ
ウェイト２８を保持する駆動側輪体３１とこの駆動側輪
体３１が回動自在に嵌合する従動輪体３３とよりなって
いる。

【００１８】しかして、前記フレームステー１９の外側
板１６の内面側には、サブフレーム３４が固定され、こ
のサブフレーム３４と前記フレームステー１９との間に
は、減速機構３５が設けられている。すなわち、前記サ
ブフレーム３４と前記フレームステー１９との間には、
軸受３６，３７，３８によりそれぞれ回転自在に支持さ
れた第一中間歯車３９、第二中間歯車４０、第三中間歯
車４１が設けられている。前記第一中間歯車３９は、大
径の従動歯車部４２と小径の駆動歯車部４３とが同心的
に一体形成されたものであり、前記第二中間歯車４０
は、大径の従動歯車部４４と小径の駆動歯車部４５とが
同心的に一体形成されたものであり、前記第三中間歯車
４１は、大径の従動歯車部４６と小径の駆動歯車部４７
とが同心的に一体形成されたものである。そして、前記
遠心クラッチ２６の前記従動輪体３３は、軸受４８によ
り保持されており、前記従動輪体３３の背面には、小径
の駆動歯車４９が形成されている。この駆動歯車４９
は、前記第一中間歯車３９の大径の従動歯車部４２に噛
み合わされている。この第一中間歯車３９の小径の駆動
歯車部４３は、第二中間歯車４０の大径の従動歯車部４
４に噛み合わされている。この第二中間歯車４０の小径
の駆動歯車部４５は、第三中間歯車４１の大径の従動歯
車部４６に噛み合わされている。さらに、前記駆動輪２
２の一側には、受動歯車５０が形成され、この受動歯車
５０には、前記第三中間歯車４１の小径の駆動歯車部４
７が噛み合わされている。

【００１９】ついで、このように形成された動力補助機
１４のフレームステー１９の取付基板部１８には、前記
取付軸１２が嵌合する取付穴５１と前記車軸９のための
円弧状の逃げ穴５２とが形成されている。そして、前記
取付穴５１に取付軸１２を嵌め合わせ、座金５３とこの
座金５３を前記取付軸１２に固定する固定ボルト５４と
により前記動力補助機１４は前記取付軸１２に回動自在
に取り付けられている。また、前記取付軸１２には付勢
手段としてのねじりばね５５のコイル部が嵌め合わさ
れ、このねじりばね５５の一方の脚５６は、前記取付ス
テー１０に設けられたバネ掛け突起１３に掛けられ、他
方の脚５７は、前記動力補助機１４のフレームステー１
９の上板１７に掛けられている。そのため、前記動力補
助機１４は、前記駆動輪２２が地表５８に接触するよう
に前方へ移動する方向に付勢されている。そして、前記
取付ステー１０の前部下方と後部上方とには、ストッパ
ー５９，６０がそれぞれ屈曲形成されており、前記ねじ
りばね５５で付勢された前記動力補助機１４は、そのフ
レームステー１９を前記ストッパー５９に当接させて図
２に示すように通常時の位置が定められている。また、
前記動力補助機１４の後方への回動限度は、図３に示す
ように前記ストッパー６０により定められている。

【００２０】また、前記自転車１の他側には、前記動力
補助機１４と対称形状に形成された補助輪機構６１が取
り付けられている。この補助輪機構６１は、フレームス
テー１９に補助輪６２のみが回動自在に取り付けられて
いるものであり、電動機２３と動力伝達機構２４とを有
していない他は前記動力補助機１４と同様であり、取付
ステー１０に対する取付構造は全く同じである。そのた
め、その取付構造の説明は省略する。

【００２１】このようにして自転車１の後輪６の両側に
は、動力補助機１４と補助輪機構６１とが下方へ拡開す
るように傾斜を付けて取り付けられるが、この取付形状
により、駆動輪２２と補助輪６２との接地部分が最大幅
となるため、全体的な幅寸法を実質的に小さくすること
ができ、各都道府県の条例等で最大許容幅が規定されて
いてもその規定内に納めることが容易である。

【００２２】さらに、前記フレーム２には、加速度・傾
斜センサ６３が取り付けられている。この加速度・傾斜
センサ６３は、自転車１の加速度と傾斜とを検出するた
めのものであり、後述する各種の制御を行うための基準
データとなるものである。また、前記フレームステー１
９には、磁気ホール素子等により形成された回転数検出
センサ６４が取り付けられている。この回転数検出セン
サ６４は、前記減速機構３５の第一中間歯車３９の歯数
を検出して前記電動機２３の回転数を制御するための信
号を得るためのものである。また、前記自転車１の前記
荷台８の下方空間部に、電動機２３を駆動するための電
源となるバッテリーが載置されている。そして、前記加
速度・傾斜センサ６３と前記回転数検出センサ６４とに
接続された制御回路が設けられており、この制御回路を
経て前記電動機２３の動作制御がなされている。

【００２３】このような構成において、自転車１は静止
状態で前方では前輪３が地表５８に接し、後方では後輪
６と駆動輪２２と補助輪６２とが地表５８に接している
ため、転倒することがない安定状態にある。そして、自
転車１の使用状態としては、通常の使用状態と同様であ
り、ハンドル４を把持してサドル５に腰を落し、ペダル
７を踏む。自転車１が静止状態から動きだすと、加速度
・傾斜センサ６３がその動きを検出する。この始動時に
おいては、遠心クラッチ２６が切断状態にあるために動
力補助機１４がない状態と同様であり、動力伝達機構２
４は関係のない状態にあり、動作時の抵抗はない。そし
て、加速度・傾斜センサ６３からの信号が制御回路に与
えられると、電動機２３が回転を始める。この電動機２
３の回転により、駆動軸２５に固定された駆動側輪体３
１が同速回転を始める。この駆動側輪体３１とともにク
ラッチウェイト２８も同速回転するため、それらのクラ
ッチウェイト２８には遠心力が発生し、回転数が所定値
に達すると、引張ばね２７の引張力に抗してクラッチウ
ェイト２８は互いに離反する外側方向に移動する。すな
わち、図８に示す状態から図９に示す状態に移行するこ
とから明らかなように、クラッチウェイト２８の係合突
起２９が駆動側輪体３１のガイド切欠３０に案内されて
互いのクラッチウェイト２８が離反する方向に移動す
る。この移動が進行すると、クラッチウェイト２８の係
合突起２９が従動輪体３３の歯３２に係合する。これに
より、静止していた従動輪体３３がクラッチウェイト２
８を介して駆動側輪体３１に機械的に結合され、これに
より、両者は一体となって回転する。この従動輪体３３
が回転することにより、減速機構３５を介して駆動輪２
２が駆動されることになる。すなわち、従動輪体３３が
回転すると、第一中間歯車３９、第二中間歯車４０、第
三中間歯車４１の順に動力が伝達され、かつ、その回転
数は順次減速される。そして、第三中間歯車４１の小径
の駆動歯車部４７が駆動輪２２と一体の受動歯車５０に
噛み合っているため、駆動輪２２が電動機２３の駆動力
を受けて回転することになる。なお、電動機２３の回転
が停止すると、自転車１の走行は減速され、車速が一定
速度以下になると遠心クラッチ２６は切れる。すなわ
ち、クラッチウェイト２８に作用する遠心力が弱くなる
ため、引張ばね２７の力によりクラッチウェイト２８は
中心方向に移動し、その係合突起２９が従動輪体３３の
歯３２から外れる。そのため、従動輪体３３に駆動力が
作用せず、自転車１は自由状態になる。

【００２４】このようにして駆動輪２２が駆動されるこ
とにより、自転車１は駆動輪２２からの駆動力を受けて
前進する。この駆動力の設定については、ペダル７を踏
むことを主にして補助的な力であるようにしてもよく、
また、一旦動きだせば、ペダル７を踏まなくても前進す
ることができる程度の強い駆動力としてもよいものであ
る。そして、地表５８に凹凸や段差があった場合や旋回
時には、動力補助機１４は後方へ回動する。すなわち、
直進時に駆動輪２２にかかる凹凸や段差が地表５８にあ
った場合には、動力補助機１４は、ねじりばね５５を撓
ませて後方へ回動して自転車１自体に影響がないように
する。また、図３及び図７に示すように、旋回時におい
ては、動力補助機１４が後方へ回動し、これにより、後
輪６と駆動輪２２とがともに地表５８に接した状態を維
持するようになる。この時の傾斜の限度は、動力補助機
１４の後方への回動角度がストッパー６０に接するまで
として規定されるものである。しかも、自転車１の最大
傾斜時において、サドル５の位置が駆動輪２２の接地点
よりも外方へ移動することはない。そのため、体重のす
べてをサドル５にかけておいても自転車１が転倒するこ
とはない。このようにして走行するため、自転車１の使
用者が高齢者、体の不自由な人或いは通常の自転車に乗
れない人であっても安全に操縦することができる。

【００２５】また、電動機２３の回転数、すなわち、駆
動輪２２の回転数は、回転数検出センサ６４による検出
信号により予め定めた一定値に設定されている。すなわ
ち、回転数検出センサ６４は、動力伝達機構２４の第一
中間歯車３９の大径の従動歯車部４２の歯を検出してい
るものであり、所定時間内の歯数をカウントすることに
より駆動輪２２の回転数が検出される。これにより、駆
動輪２２の回転数を予め定めた一定回転数に設定するこ
とが可能である。このようにして制御される走行速度
は、安全性を確保するために、６ｋｍ／ｈ以下であるよ
うに設定されている。

【００２６】さらに、加速度・傾斜センサ６３は、自転
車１の傾斜をも検出している。この傾斜が登り坂である
場合には、電動機２３の出力を増加させる。すなわち、
駆動輪２２の回転数が一定であるように制御する。ま
た、下り坂である場合には、電動機２３を停止させて動
力伝達を遮断する。この動力遮断は、平坦地を走行中で
あってもなんらかの理由により、自転車１を制動した場
合にも行われる。すなわち、自転車１を制動すると、加
速度・傾斜センサ６３により加速度としてマイナスの加
速度が検出され、検出信号がマイナス加速度である場合
には、電動機２３に対する通電を遮断して停止させる。

【００２７】なお、実施に当っては、前述のような作用
を示す制御回路とは並列に手動により電動機２３の動作
制御を行い、かつ、電動機２３によるパワー制御をも手
動で行う回路を接続してもよいものである。

【００２８】さらに、前記実施例においては、コストを
低減するために、動力補助機１４を片側だけに配置した
ものについて説明したが、機能的には、その動力補助機
１４を両側に配置することが望ましい。また、前記実施
例では、動力補助機１４をユニット化して単独に形成
し、これを普通の自転車１に取り付けて動力補助機能を
与えるようにしたものについて説明したが、最初から動
力補助機能を有する自転車としてフレーム等を専用の構
造として製作するような設計にしても差し支えはないも
のである。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、自転車の後輪の
側部に、減速機構を介して電動機に連結されて前記後輪
とともに地表に接触する駆動輪を配設したので、自転車
の後輪の側部に設けられた駆動輪により低速走行時であ
っても転倒を防止しているとともに、その駆動輪により
動力が与えられるため、高齢者や体の不自由な人或いは
自転車に乗れない人でも安全に走行することができると
いう効果を有する。

【００３０】請求項２記載の発明は、電動機と減速機構
と駆動輪とをユニット化して形成した動力補助機を設
け、自転車の後輪の側部に前記駆動輪を付勢手段により
地表方向へ付勢して前記動力補助機を取り付けたので、
普通の自転車に動力補助機を取り付けるだけで、転倒防
止の機能と動力駆動の機能とをもった自転車を簡単に得
ることができるという効果を有する。

【００３１】請求項３記載の発明は、電動機の回転を検
出する検出手段を備えてこの検出手段の出力に基づいて
動力伝達を断続する遠心クラッチを接続したので、電動
機を駆動するだけで駆動輪の駆動を行うことができ、ま
た、電動機を停止させておけば、通常の自転車として走
行する場合になんの抵抗もない状態を得ることができ、
また、高速走行を行うことができ、さらに、バッテリー
が切れてしまった場合にも駆動輪の負荷が作用すること
がないようにすることができるという効果を有する。

【００３２】請求項４記載の発明は、路面傾斜と車体に
作用する力とを加速度として検出する加速度・傾斜セン
サを設け、この加速度・傾斜センサの出力により電動機
のパワー制御を行うとともにその回転速度を一定値以下
に抑えるようにしたので、走行開始時に自転車の動きを
察知して補助動力が与えられ、また、傾斜地においても
その傾斜度を検知して電動機のパワー制御を行うため、
使用者が特別な操作を行なわなくても必要な機能を得る
ことができ、しかも、最大走行速度を所定値以下にして
安全性を高めることができるという効果を有する。

【００３３】請求項５記載の発明は、動力補助機を自転
車の後輪の両側に取り付けたので、確実に動力補助機能
を発揮させることができるという効果を有する。

【００３４】請求項６記載の発明は、自転車の車体の片
側に動力補助機を取り付け、他側に補助輪を取り付けた
ので、動力補助機能を有した自転車を安価に提供するこ
とができるという効果を有する。

【００３５】請求項７記載の発明は、動力補助機を自転
車との取付部から下向きに拡開するように取り付けたの
で、各都道府県の条例等で規制されている車幅以下の最
小寸法でありながら転倒することがない安定した運転を
行うことができる自転車を提供することができるという
効果を有する。

【００３６】請求項８記載の発明は、付勢手段により駆
動輪が地表に接する方向へ付勢された動力補助機は、自
転車が傾くことにより後方へ回動するように取り付けら
れているので、路面の段差などの障害物を容易に乗り越
すことができるという効果を有する。

【００３７】請求項９記載の発明は、自転車の車体が傾
いた時にサドル中心が動力補助機の駆動輪の接地点より
も外側方へ出ないように前記動力補助機の後方への回動
角度を規制したので、静止したとしても転倒することが
ない安定性を得ることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す全体の側面図であ
る。

【図２】その後輪部分の側面図である。

【図３】動力補助機が後方へ回動した状態の側面図であ
る。

【図４】動力補助機の一方のフレームステーを取り去っ
た状態の側面図である。

【図５】動力補助機の減速機構部分の縦断背面図であ
る。

【図６】荷台等を省略した直進状態の自転車の背面図で
ある。

【図７】荷台等を省略した傾斜状態の自転車の背面図で
ある。

【図８】動力切断状態にある遠心クラッチの正面図であ
る。

【図９】動力接続状態にある遠心クラッチの正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 自転車 ５ サドル ６ 後輪 １２ 取付部 １４ 動力補助機 ２２ 駆動輪 ２３ 電動機 ２６ 遠心クラッチ ２８ 検出手段 ３５ 減速機構 ５５ 付勢手段 ５８ 地表 ６２ 補助輪 ６３ 加速度・傾斜センサ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自転車の後輪の側部に、減速機構を介し
   て電動機に連結されて前記後輪とともに地表に接触する
   駆動輪を配設したことを特徴とする動力補助機能付き自
   転車。
2. 【請求項２】 電動機と減速機構と駆動輪とをユニット
   化して形成した動力補助機を設け、自転車の後輪の側部
   に前記駆動輪を付勢手段により地表方向へ付勢して前記
   動力補助機を取り付けたことを特徴とする動力補助機能
   付き自転車。
3. 【請求項３】 電動機の回転を検出する検出手段を備え
   てこの検出手段の出力に基づいて動力伝達を断続する遠
   心クラッチを接続したことを特徴とする請求項１又は２
   記載の動力補助機能付き自転車。
4. 【請求項４】 路面傾斜と車体に作用する力とを加速度
   として検出する加速度・傾斜センサを設け、この加速度
   ・傾斜センサの出力により電動機のパワー制御を行うと
   ともにその回転速度を一定値以下に抑えるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の動力補助機能付き
   自転車。
5. 【請求項５】 動力補助機を自転車の後輪の両側に取り
   付けたことを特徴とする請求項２記載の動力補助機能付
   き自転車。
6. 【請求項６】 自転車の車体の片側に動力補助機を取り
   付け、他側に補助輪を取り付けたことを特徴とする請求
   項２記載の動力補助機能付き自転車。
7. 【請求項７】 動力補助機を自転車との取付部から下向
   きに拡開するように取り付けたことを特徴とする請求項
   ５記載の動力補助機能付き自転車。
8. 【請求項８】 付勢手段により駆動輪が地表に接する方
   向へ付勢された動力補助機は、自転車が傾くことにより
   後方へ回動するように取り付けられていることを特徴と
   する請求項２，５，６又は７記載の動力補助機能付き自
   転車。
9. 【請求項９】 自転車の車体が傾いた時にサドル中心が
   動力補助機の駆動輪の接地点よりも外側方へ出ないよう
   に前記動力補助機の後方への回動角度を規制したことを
   特徴とする請求項８記載の動力補助機能付き自転車。