JPH10250671A - 電動モータ付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 普段自転車を押し歩くときと同じ感覚で自然
なモータ補助力を得ることができると共に電池の消耗を
できるだけ抑えた電動モータ付き自転車を提供するこ
と。 【解決手段】 手押しセンサ７は、手押し操作によって
自転車の進行方向に変位し手を離すと原位置に復帰する
変位機構８と、この変位機構８の変位量δを検出する変
位センサ９とを含んで構成される。そして、制御部４
は、変位センサ９の出力変位量δに応じた回転力Ｆｍが
車輪機構１に加勢されるようにモータ制御信号Ｓを制御
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、電動モータ付き自
転車に係り、特に、自転車から降りて手で押しながら歩
くときに、所定のモータ補助力を得られるようにした電
動モータ付き自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−３５８９８８号公報では、自
転車のハンドル又はサドルにスイッチを設け、坂道等で
自転車を押し歩いている場合に当該スイッチを押すと、
スイッチが押されている間は予め設定された歩行速度よ
り遅い一定速度でモータが動作し、自転車を押し歩く際
の補助力が得られるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、押し歩きの際に必要な補助力を得るた
めには、意識的にスイッチを押したままにする必要があ
り、煩わしかった。また、その場合モータが連続通電さ
れるため、電池が消耗し易い不都合があった。更に、ス
イッチから指を離すと突然補助力が途切れるので、急に
自転車を重く感じるという不快感があった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、普段自転車を押し歩くときと同じ感覚
で自然なモータ補助力を得ることができると共に電池の
消耗をできるだけ抑えた電動モータ付き自転車を提供す
ることを、その目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、外力を受けて車輪を回転
させる車輪機構と、この車輪機構に踏力を伝達するペダ
ル機構と、このペダル機構に入力された踏力を検出する
トルクセンサと、このトルクセンサの検出信号に応じた
モータ制御信号を出力する制御部と、モータ制御信号に
応じたモータ駆動電流を出力する駆動部と、モータ駆動
電流に応じた回転力を車輪機構に加勢するモータと、手
押し操作を検出する手押しセンサとを備えている。この
うち、制御部は、手押しセンサの出力から手押し操作の
あったことを検出すると、モータから車輪機構に回転力
が加えられるようにモータ制御信号を出力するようにな
っている。特に、手押しセンサは、手押し操作によって
自転車の進行方向に変位し手を離すと原位置に復帰する
変位機構と、この変位機構の変位量を検出する変位セン
サとを含んで構成される。そして、制御部は、変位セン
サの出力変位量に応じた回転力が車輪機構に加勢される
ようにモータ制御信号を制御する、という構成を採って
いる。

【０００６】本発明では、変位機構に手をかけて通常の
自転車を押し歩くのと同じように坂道などを押し歩く。
すると、自転車を押し上げようとするときに、押圧力を
受けた変位機構が自然に自転車の進行方向に変位し、こ
のとき変位センサからの出力が徐々に増大するので、そ
の出力の増大に応じてモータ補助力が大きくなる。そし
て、モータ推進力により自転車が人よりも少し前に出て
ゆくと、今度は変位機構にかかる押圧力が徐々に弱まり
又はほとんど無くなるので、モータはおよそ停止した状
態となり、電池の消費が抑えられる。その後、人が自転
車を押し上げようとする度に、上記動作が繰り返され
る。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、変位機構
は、サドルの近傍に固定されたセンサ筐体と、このセン
サ筐体に形成された開口部を介し一端部がセンサ筐体の
内部に配置されると共に他端部がセンサ筐体外部に配置
され当該筐体内部で回動自在に支持された手押しハンド
ルと、この手押しハンドルを一定位置に止めるように働
く弾性部材とを備えている、という構成を採っている。

【０００８】通常の自転車を押し歩く際には、一般に一
方の手でハンドルを握り他方の手でサドルを後ろから押
さえるようにするが、本発明では、この感覚と同じよう
に、一方の手でハンドルを支え、他方の手でサドル近傍
に設けられた手押しハンドルを後ろから押さえて押し歩
くことにより、自然に上述したモータ補助力が得られ
る。

【０００９】更に、請求項３記載の発明では、変位セン
サとして、手押しハンドルの動作に連動可能なポテンシ
ョメータを装備した、という構成を採っている。本発明
では、手押しハンドルが変位すると、これに連動してポ
テンショメータの移動子が変位し出力が変動するとこ
ろ、変位に応じたモータ補助力が得られる。ポテンショ
メータは軽量かつ小規模ゆえ手押しセンサ自体をコンパ
クトにサドル近傍に装備できる。

【００１０】また、請求項４記載の発明では、制御部
は、トルクセンサから出力があるときは、変位センサの
出力に基づくモータ制御信号の制御を禁止する、という
構成を採っている。本発明では、自転車に乗って漕いで
いるときに変位機構をモータの連動状態に固定し、連続
的なモータ補助力を得ようとしても、変位センサの出力
に基づくモータ補助力は得られない。

【００１１】これらにより、前述した目的を達成しよう
とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図６に基づいて説明する。

【００１３】図１に示す電動モータ付き自転車は、外力
を受けて車輪を回転させる車輪機構１と、この車輪機構
１に踏力Ｆｒを伝達するペダル機構２と、このペダル機
構２に入力された踏力Ｆｒを検出するトルクセンサ３
と、このトルクセンサ３の検出信号Ｔに応じたモータ制
御信号Ｓを出力する制御部４と、モータ制御信号Ｓに応
じたモータ駆動電流Ｉを出力する駆動部５と、モータ駆
動電流Ｉに応じた回転力Ｆｍを車輪機構１に加勢するモ
ータ６と、手押し操作を検出する手押しセンサ７とを備
えている。このうち、制御部４は、手押しセンサ７の出
力から手押し操作のあったことを検出すると、モータ６
から車輪機構１に回転力Ｆｍが加えられるようにモータ
制御信号Ｓを出力するようになっている。

【００１４】特に、手押しセンサ７は、手押し操作によ
って自転車の進行方向に変位し手を離すと原位置に復帰
する変位機構８と、この変位機構８の変位量δを検出す
る変位センサ９とを含んで構成される。そして、制御部
４は、変位センサ９の出力変位量δに応じた回転力Ｆｍ
が車輪機構１に加勢されるようにモータ制御信号Ｓを制
御する。

【００１５】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て手押しセンサ７は、図２に示すように、サドル１１を
支えるサドル軸１２に固定装備されている。図３は、図
２の向きから見た手押しセンサ７の断面図である。ま
た、図４は、自転車の前方から見た手押しセンサ７の断
面図である。

【００１６】図３に示すように、変位機構８は、サドル
の近傍に固定されたセンサ筐体８１と、このセンサ筐体
８１に形成された開口部８１ａを介し一端部がセンサ筐
体８１の内部に配置されると共に他端部がセンサ筐体外
部に配置され当該筐体内部で回動自在に支持された手押
しハンドル８２と、この手押しハンドル８２を一定位置
に止めるように働く弾性部材８３とを備えている。ま
た、変位センサ９として、手押しハンドル８２の動作に
連動可能なポテンショメータ９が装備されている。

【００１７】センサ筐体８１は、サドル軸１２から自転
車の後方に向けて突設されている。このセンサ筐体８１
にはサドル軸貫通穴８１ｂが形成されている。また、サ
ドル軸１２にはピン挿通穴Ｈが形成されている。更に、
図４に示すように、センサ筐体８１には、ピン挿入穴８
１ｃと、ピン係止穴８１ｄ，８１ｅ，８１ｆとがそれぞ
れ直線上に設けられている。そして、センサ筐体８１の
各穴８１ｃ〜８１ｆとサドル軸１２のピン挿通穴Ｈとが
一致する位置において、固定ピン８４が挿入され、セン
サ筐体８１がサドル軸１２に固定されている。この際、
固定ピン８４のネジ部とセンサ筐体８１のピン挿入穴８
１ｃに形成されたネジ部とが螺合し、固定ピン８４はセ
ンサ筐体８１に固定されるようになっている。

【００１８】また、図３において、手押しハンドル８２
は、センサ筐体８１に軸架された回動軸８２ａにより一
端部が支持され、他端部には自転車後方に折れ曲がった
鍵状の取っ手８２ｂが形成されている。変位センサとし
てのポテンショメータ９は直線式ポテンショメータであ
って、センサ筐体８１の内壁に固定され、移動子９ａの
移動方向と手押しハンドル８２の変位方向とが一致する
ように向きが設定されている。ポテンショメータ９の取
り付け位置は、開口部８１ａの大きさに制限された手押
しハンドル８２の変位可能範囲において、移動子９ａが
手押しハンドル８２の最大変位位置まで連動でき、か
つ、手押しハンドル８２の原位置より幾分手前で手押し
ハンドル８２から離れる位置に設定されている。ここ
で、ポテンショメータ９の移動子９ａは、外力を受けて
メータ内部に押し込まれるが、外力を除くとメータ内部
に仕込まれた弾性部材の作用により原位置に復帰するタ
イプのものを採用した。また、移動子９ａの先端は、手
押しハンドル８２に連結されておらず、上述のように手
押しハンドル８２が原位置に復帰する手前で手押しハン
ドル８２から離れる。つまり、手押しハンドル８２には
幾分の遊びを持たせてある。

【００１９】符号８３は、手押しハンドル８２を原位置
に止めようとする弾性部材としてのコイルバネであり、
ポテンショメータ９の移動子９ａの周囲を巻回しながら
当該ポテンショメータ９のケース面と手押しハンドルの
面との間で常時圧縮されている。これにより、他に外力
のない状態では、手押しハンドル８２がセンサ筐体８１
の開口部８１ａの一辺に押しつけられ、固定される。こ
の他、符号９ｂは、図１で示した制御部４に通ずる信号
線を示す。ここで、センサ筐体８１及び手押しハンドル
８２の材質としては、軽量であるプラスチック等が好適
である。

【００２０】次に、本実施形態の動作を説明する。図５
は、制御部４の動作フローチャートである。

【００２１】歩行者と一緒に歩くなど、自転車を押し歩
く場合は、図２において一方の手で自転車のハンドルを
支え、他方の手で手押しハンドル８２の取っ手８２ｂを
つかむ。そして、自転車を前に送りだそうと手に力が込
められると、手押しハンドル８２が自然に自転車の進行
方向に徐々に変位し、この変位量がポテンショメータ９
で検出され制御部４に入力される。このとき、ペダルか
らのトルク入力は無いので（図５のＳ１）、制御部４は
ポテンショメータ９の出力変位量に応じた回転力がモー
タ６から車輪機構１に加勢されるようにモータ制御信号
Ｓを制御する（Ｓ２，Ｓ３）。即ち、手押しハンドル８
２の変位量が大きくなる程、モータ６のトルクを大きく
し、より大きな回転力を車輪機構１に与えるようにす
る。

【００２２】すると、自転車はすーっと人よりも前に出
るので、今度は手押しハンドル８２に与えられていた押
圧力が徐々に弱まり、手押しハンドル８２が徐々に原位
置に戻る。このため、ポテンショメータ９の出力変位量
が０に近づきモータ６による補助力が徐々に減衰してゆ
く。以降、自転車を前に押し出そうとする度に、上記動
作が繰り返される。

【００２３】一方、自転車に乗ってペダル機構２を漕ぐ
場合、即ち、ペダルからトルク入力のある場合は、従来
一般的な制御によりモータ６から車輪機構に回転力が加
勢される（Ｓ１，Ｓ４）。ここで、制御部４は、トルク
センサ３から出力があるとき、即ち、ペダルからトルク
入力があるときは、ポテンショメータ９の出力に基づく
モータ制御信号Ｓの制御を禁止する（Ｓ２）。このた
め、自転車を漕ぎながら手押しハンドル８２を操作し、
連続的なモータ補助力を得て自走させるような行為は防
止されるようになっている。

【００２４】以上のように本実施形態によれば、手押し
ハンドルの変位量に応じてモータ補助力が得られるの
で、自転車を押し出そうとするときには自然にモータ補
助力が得られ、押し出す手を弱めれば押圧力の減衰に応
じてモータ補助力も自然に減衰する。このため、押し歩
きの際に違和感の無いモータ補助力を得ることができ
る。また、押し出す手を休めたときに、モータへの通電
が切れるのでモータが連続的に通電される場合に比べ電
池の消耗を抑えることができる。

【００２５】特に、手押し機構をサドルの近傍に設け、
手押しハンドルを持って自転車を押し歩くようにすると
自然にモータ補助力が得られるようにしたので、一般的
な自転車を押し歩くときと同じ感覚で自然なモータ補助
力を得ることができる。

【００２６】更に、手押しハンドルの変位量を検出する
変位センサとしてポテンショメータを採用したので、手
押しセンサ全体をコンパクトかつ軽量に構成することが
できる。また、制御部は、トルクセンサから出力がある
とき、即ち、ペダルからトルク入力があるときは、ポテ
ンショメータの出力に基づくモータ制御信号の制御を禁
止するので、自転車を漕ぎながら手押しハンドルを操作
し、連続的なモータ補助力を得て自走させるような行為
を防止することができる。

【００２７】この他、手押しハンドルの取っ手を鍵状に
形成したので持ち易い。手押しハンドルとポテンショメ
ータとの間に遊びを持たせたので、例えば、立ち話をし
ている時などに手押しハンドルに多少の負荷がかかって
も自転車が走り出してしまう不都合を防止できる。弾性
部材であるコイルバネをポテンショメータのケース面と
手押しハンドルの面との間で圧縮保持したので、バネを
圧縮状態に保つための部材を別途設ける必要がない。

【００２８】ここで、サドルに人の存在を検出する乗員
センサを設け、制御部が、乗員センサから人の存在を検
出した場合には、ポテンショメータ９の出力に基づくモ
ータ制御信号Ｓの制御を禁止するようにしても良い。こ
れによると、ペダルを漕がずに手押しハンドルを操作し
て自走させようとする行為も回避することができる。ま
た、図６に示すように、手押しハンドルの変位量に対す
るモータ駆動電流の割合を車速に応じて変化させても良
い。また、ポテンショメータは直線式としたが、回転式
のものを手押しハンドルの回動軸に併設しても良い。

【００２９】この他、手押しセンサの取り付け位置はサ
ドル近傍でなくても良い。ポテンショメータ９は、手押
しハンドル８２より後方に取り付けられていて、移動子
９ａが手押しハンドル８２に連結されていても良い。図
３で移動子が手押しハンドルに連結されていても良い。
手押しハンドルが自転車の後方から前方に押し込むボタ
ン式に構成されていても良い。変位センサは、手押しハ
ンドルの変位又は手押しハンドルにかかる押圧力を検出
可能であれば良く、圧電素子、トルクセンサ、光センサ
等の採用も可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、手押し機構の変位量に応じてモ
ータ補助力が得られるので、自転車を押し出そうとする
ときには自然にモータ補助力が得られ、押し出す手を弱
めれば押圧力の減衰に応じてモータ補助力も自然に減衰
する。このため、押し歩きの際に徐々に増減する違和感
の無いモータ補助力を得ることができる。また、押し出
す手を休めたときに、モータへの通電が切れるのでモー
タが連続的に通電される場合に比べ電池の消耗を抑える
ことができる。

【００３１】特に、請求項２記載の発明では、手押し機
構をサドルの近傍に設け、手押しハンドルを持って自転
車を押し歩くようにすると自然にモータ補助力が得られ
るようにしたので、一般的な自転車を押し歩くときと同
じ感覚で自然なモータ補助力を得ることができる。

【００３２】更に、請求項３記載の発明では、手押しハ
ンドルの変位量を検出する変位センサとしてポテンショ
メータを採用したので、手押しセンサ全体をコンパクト
かつ軽量に構成することができる。

【００３３】また、請求項４記載の発明では、制御部
は、トルクセンサから出力があるとき、即ち、ペダルか
らトルク入力があるときは、ポテンショメータの出力に
基づくモータ制御信号の制御を禁止するので、自転車を
漕ぎながら手押しハンドルを操作し、連続的なモータ補
助力を得て自走させるような行為を防止することができ
る、という従来にない優れた電動モータ付き自転車を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す制御ブロック図であ
る。

【図２】手押しセンサの取り付け位置を示す概略構成図
である。

【図３】図２の方向に見込んだ手押しセンサの縦断面図
である。

【図４】自転車の前方から見込んだ手押しセンサの縦断
面図である。

【図５】制御部の動作を示すフローチャートである。

【図６】制御部が行うモータ制御の変形例を説明する説
明図である。

【符号の説明】

１ 車輪機構 ２ ペダル機構 ３ トルクセンサ ４ 制御部 ５ 駆動部 ６ モータ ７ 手押しセンサ ８ 変位機構 ９ ポテンショメータ（変位センサ） １１ サドル ８１ センサ筐体 ８１ａ 開口部 ８２ 手押しハンドル ８３ コイルバネ（弾性部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力を受けて車輪を回転させる車輪機構
   と、この車輪機構に踏力を伝達するペダル機構と、この
   ペダル機構に入力された踏力を検出するトルクセンサ
   と、このトルクセンサの検出信号に応じたモータ制御信
   号を出力する制御部と、前記モータ制御信号に応じたモ
   ータ駆動電流を出力する駆動部と、前記モータ駆動電流
   に応じた回転力を前記車輪機構に加勢するモータと、手
   押し操作を検出する手押しセンサとを備え、 前記制御部が、前記手押しセンサの出力から手押し操作
   のあったことを検出すると、前記モータから車輪機構に
   回転力が加えられるように前記モータ制御信号を出力す
   る電動モータ付き自転車において、 前記手押しセンサは、手押し操作によって自転車の進行
   方向に変位し手を離すと原位置に復帰する変位機構と、
   この変位機構の変位量を検出する変位センサとを含み、 前記制御部は、前記変位センサの出力変位量に応じた回
   転力が前記車輪機構に加勢されるように前記モータ制御
   信号を制御することを特徴とした電動モータ付き自転
   車。
2. 【請求項２】 前記変位機構は、サドルの近傍に固定さ
   れたセンサ筐体と、このセンサ筐体に形成された開口部
   を介し一端部が前記センサ筐体の内部に配置されると共
   に他端部が前記センサ筐体外部に配置され当該筐体内部
   で回動自在に支持された手押しハンドルと、この手押し
   ハンドルを一定位置に止めるように働く弾性部材とを備
   えていることを特徴とした請求項１記載の電動モータ付
   き自転車。
3. 【請求項３】 前記変位センサとして、前記手押しハン
   ドルの動作に連動可能なポテンショメータを装備したこ
   とを特徴とする請求項２記載の電動モータ付き自転車。
4. 【請求項４】 前記制御部は、前記トルクセンサから出
   力があるときは、前記変位センサの出力に基づくモータ
   制御信号の制御を禁止することを特徴とした請求項１記
   載の電動モータ付き自転車。