JPH11171081A

JPH11171081A - 電動補助動力自転車

Info

Publication number: JPH11171081A
Application number: JP9343330A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Toyama; 和廣遠山; Toshiyuki Iwazawa; 利幸岩澤
Original assignee: Miyata Industry Co Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp; Morita Miyata Corp
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】乗り手の年齢、体力や走行予定距離、走行目
的に応じて最適なアシスト比を設定することが可能な電
動動力補助自転車を提供する。【解決手段】踏力検出器１１及び駆動制御回路１３と
の間に介挿した減衰率を変更可能な可変型減衰器１２
と、この可変型減衰器１２の減衰率を選択する減衰率選
択部１４とを備え、踏力検出器１１で検出した踏力検出
信号Ｖｔを可変型減衰器１２で減衰率選択部１４で設定
した減衰率で減衰させ、この減衰踏力信号Ｖａを駆動制
御回路１３に供給することにより、電動モータ１７で乗
り手の年齢、体力、走行目的等に応じた所望のアシスト
比に応じたアシスト力を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペダル踏力を駆動
輪に供給する人力駆動系と、電動モータからの補助動力
を駆動輪に供給する電動補助動力系とを備えた電動補助
動力自転車に関し、特に快適走行を確保すると共に、省
電力化を図るようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】ペダルを踏むときの踏力を検出し、この
踏力に対応して電動モータの駆動力を制御し、人力の負
荷を軽減する自転車として電動補助動力自転車が知られ
ている。

【０００３】一般的な電動補助動力自転車は、図９のブ
ロック図に示すように、トルクセンサ２０１によりペダ
ル踏力を検出すると共に、速度センサ２０２により自転
車の速度を検出し、さらにモータ２０４への電流値及び
電圧値も検出し、これら検出信号に基づいて駆動制御回
路２０３で、ペダル踏力による駆動力と同じ駆動力を駆
動輪に供給できるように、バッテリー２０５からの電力
を制御して、モータ２０４を駆動するように構成されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の電動補助動
力自転車にあっては、バッテリー駆動であるため、２０
〜４０ｋｍ程度の走行でバッテリーを充電する必要があ
る。また、この自転車のアシスト比は予め定められた時
速（一般には１５ｋｍ／ｈ未満）までは１：１であり、
それ以後は直線的に漸減し２４ｋｍ／ｈ未満で“０”に
なるような固定の特性をもっている。

【０００５】しかし、健丈な人や、適度の運動をしたい
人のなかには、アシスト比を下げ適度に体力をつけた
い、各人の体力と走行時のコンディションによりアシス
ト比を変えたい、１回の充電で長時間乗りたいので上り
坂はアシスト比“１”とするがそれ以外はアシスト比を
下げ、バッテリーの消費量を少なくしたい等の要望をも
つ人もおり、上記のような従来の電動補助動力自転車で
は、これらの要求を満足することができないという未解
決の課題がある。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、比較的簡単な方法
でアシスト比を容易に変更して、従来例より快適な走行
のみならず、各人の要望にあった走行を行うことができ
る電動補助動力自転車を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る電動補助動力自転車は、少なくとも
踏力検出手段で検出した踏力検出信号を駆動制御手段に
入力して電動モータを制御することにより、補助動力を
発生させるようにした電動補助動力自転車において、前
記踏力検出手段及び駆動制御手段との間に介挿した減衰
率を変更可能な減衰手段と、該減衰手段の減衰率を選択
する減衰率選択手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】この請求項１に係る発明においては、減衰
率選択手段で、乗り手の年齢、体力や走行予定距離、走
行目的等に応じて最適な減衰率を選択することにより、
踏力検出手段で検出された踏力検出信号が減衰手段で選
択された減衰率で減衰されて駆動制御手段に供給される
ことにより、この駆動制御手段で電動モータで発生させ
る補助動力を最適値に制御する。

【０００９】また、請求項２に係る電動補助動力自転車
は、請求項１に係る発明において、前記減衰手段は可変
型減衰器で構成されていることを特徴としている。この
請求項２に係る発明においては、減衰手段が可変型減衰
器で構成されているので、任意の減衰率を容易に設定す
ることができる。

【００１０】さらに、請求項３に係る電動補助動力自転
車は、請求項２に係る発明において、前記可変型減衰器
は、可変抵抗器で構成されていることを特徴としてい
る。この請求項３に係る発明においては、可変減衰器が
可変抵抗器で構成されているので、簡易な構成で減衰率
を容易に変更することができる。

【００１１】さらにまた、請求項４に係る電動補助動力
自転車は、請求項２に係る発明において、前記可変型減
衰器は、アップ・ダウンパルスが入力されることにより
減衰率が変更されるデジタルポテンショメータで構成さ
れ、前記減衰率選択手段は、ハンドル近傍に設けたアッ
プ・ダウンスイッチ信号を出力するスイッチ手段と、該
スイッチ手段のアップ・ダウンスイッチ信号を受けて前
記アップ・ダウンパルスを発生する前記デジタルポテン
ショメータの近傍に設けたパルス信号発生回路とで構成
されていることを特徴としている。

【００１２】この請求項４に係る発明においては、ハン
ドル近傍に設けたスイッチ手段を操作してアップスイッ
チ信号又はダウンスイッチ信号を出力することにより、
パルス信号発生回路でアップパルス又はダウンパルスを
発生し、これをデジタルポテンショメータに供給して減
衰率を変更する。

【００１３】なおさらに、請求項５に係る電動補助動力
自転車は、請求項２に係る発明において、前記可変型減
衰器は、減衰率の異なる複数の減衰器を並列に接続して
構成され、前記減衰率選択手段は、前記各減衰器と直列
に接続されたスイッチ手段で構成されていることを特徴
としている。

【００１４】この請求項５に係る発明においては、何れ
かのスイッチ手段を選択的にオン状態とすることによ
り、これに接続された減衰器で踏力検出信号を減衰させ
て、減衰踏力信号を駆動制御回路に出力する。

【００１５】また、請求項６に係る電動補助動力自転車
は、請求項５に係る発明において、前記減衰器は分割抵
抗で構成されていることを特徴としている。この請求項
６に係る発明においては、減衰器が分割抵抗で構成され
ているので、その減衰率の調整を容易に行うことができ
る。

【００１６】さらに、請求項７に係る電動補助動力自転
車は、請求項５に係る発明において、前記スイッチ手段
はアナログマルチプレクサで構成され、前記減衰率選択
手段はハンドル近傍に設けたデジタルスイッチで構成さ
れていることを特徴としている。

【００１７】この請求項７に係る発明においては、ハン
ドル近傍に設けたデジタルスイッチで所望番号を設定す
ることにより、アナログマルチプレクサのスイッチ回路
で対応する減衰器が選択される。

【００１８】さらにまた、請求項８に係る電動補助動力
自転車は、請求項２に係る発明において、前記可変型減
衰器は、踏力検出手段で検出した踏力検出信号が直接入
力される入力端子と、前記踏力検出信号が減衰器によっ
て減衰されて入力される入力端子と、スイッチ信号の入
力により両入力端子の何れか１つを選択する選択部とを
備えたアナログスイッチで構成され、前記減衰率選択手
段はハンドル近傍に設けられた前記スイッチ信号を出力
するスイッチで構成されていることを特徴としている。

【００１９】この請求項８に係る発明においては、ハン
ドル近傍に設けたスイッチを例えばオフ状態とすること
により、アナログスイッチの選択部を動作させて、踏力
検出信号をそのまま減衰踏力信号として駆動制御手段に
出力し、スイッチをオン状態とすることにより、減衰器
で減衰された減衰踏力信号を駆動制御手段に出力する。

【００２０】なおさらに、請求項９に係る電動補助動力
自転車は、請求項２に係る発明において、前記踏力検出
手段はポテンショメータで構成され、前記可変型減衰器
は、前記ポテンショメータの摺動子及び駆動制御回路間
を接続する接続線と、該接続線と基準電位点との間に介
挿された抵抗及びアナログスイッチの直列回路とで構成
され、前記減衰率選択手段はハンドル近傍に設けられた
前記スイッチ信号を出力するスイッチで構成されている
ことを特徴としている。

【００２１】この請求項９に係る発明においては、ハン
ドル近傍に設けたスイッチを例えばオフ状態とするアナ
ログスイッチがオフ状態となって接続線を通じて踏力検
出手段を構成するポテンショメータから出力される踏力
検出信号がそのまま駆動制御手段に出力され、スイッチ
をオン状態とするとアナログスイッチがオン状態となっ
て、これと直列に接続された抵抗及びポテンショメータ
の分割抵抗で定まる減衰率で減衰された減衰踏力信号が
駆動制御手段に出力される。

【００２２】また、請求項１０に係る電動補助動力自転
車は、請求項１に係る発明において、前記減衰手段は可
変減衰器で構成され、且つ前記減衰率選択手段は踏力検
出手段で検出した踏力検出信号、速度検出手段で検出し
た速度信号及び電動モータへの供給電力に基づいて減衰
率を設定するようにしたことを特徴としている。

【００２３】この請求項１０に係る発明においては、踏
力検出信号、速度信号及び電動モータへの供給電力に基
づいて減衰率を設定するので、時々刻々変化する走行状
況に応じて最適なアシスト力を設定することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
を示す概略構成図であって、図中、１１は踏力検出手段
としての踏力検出器であり、人力によるペダルへの踏力
を検出する。

【００２５】この踏力検出器１１は、例えばクランク軸
のトルク力を回転変位として機械的に検出し、その回転
変位をロータリポテンショメータ等を用いて電圧信号に
変換し、これを踏力検出信号Ｖｔとして出力するように
構成されている。

【００２６】この踏力検出検出器１１から出力される踏
力検出信号Ｖｔは、減衰手段としての任意に減衰量を設
定可能な可変型減衰器１２に供給され、この可変型減衰
器１２で減衰された減衰踏力信号Ｖａが駆動制御回路１
３に供給される。

【００２７】可変型減衰器１２には、その減衰率を選択
する減衰率選択手段としての減衰率選択部１４が設けら
れている。また、駆動制御回路１３には、自転車の速度
を検出する速度検出器１５からの速度検出信号Ｖｓが入
力されていると共に、バッテリ１６からの電力が供給さ
れていると共に、出力側に自転車の駆動輪に対する動力
補助力としてのアシスト力を発生する電動モータ１７が
接続され、可変型減衰器１２から入力される減衰踏力信
号Ｖａ、速度検出信号Ｖｓ及び電動モータ１７に対する
制御電力に基づいて適正なアシスト力を発生するように
電動モータ１７を制御する。

【００２８】次に、上記第１の実施形態の動作を説明す
る。今、減衰率選択部１４によって可変型減衰器１２の
減衰率Ｍ（減衰率Ｍ＝出力／入力、０≦Ｍ≦１の数）と
し、Ｍを“１”に設定した場合には、可変減衰器１２の
入力信号と出力信号とが等しくなるため、踏力検出器１
１で検出した踏力検出信号Ｖｔがそのまま駆動制御回路
１３に供給されることになり、実際のペダル踏力に応じ
た最適なアシスト力を発生させて駆動輪に伝達するよう
に電動モータ１７に対する電流値及び電圧値を制御す
る。

【００２９】このため、アシスト機能のない自転車に比
べて、半分の踏力で自転車を漕ぐことができ、坂道では
非常に楽に登坂することができる。一方、減衰率選択部
１４によって可変型減衰器１２の減衰率Ｍを“１”未満
の値に設定した場合には、踏力検出信号Ｖｔに対する減
衰踏力信号Ｖａは、Ｖａ＝Ｍ・Ｖｔで表されるので、駆
動制御回路１３に入力される踏力情報が実際の踏力検出
信号に対してＭ倍されたことになり、駆動制御回路１３
から出力される電動モータ１７に対する制御電力もＭ倍
されることになり、電動モータ１７で発生されるアシス
ト比はＭ倍された値となり、前述した減衰率を“１”に
設定した場合に比較してアシスト比が低下し、減衰率Ｍ
を“０”に設定したときには、電動モータ１７の駆動が
停止されてアシスト力が“０”となり、アシスト機能の
ない自転車と同様となる。

【００３０】次に、本発明の第１の実施例を図２につい
て説明する。この第１の実施例は、図１における可変型
減衰器１２を可変抵抗器で構成するようにしたものであ
る。

【００３１】この第１の実施例では、図２に示すよう
に、可変型減衰器としてロータリ型の可変抵抗器１８が
適用され、この可変抵抗器１８の抵抗体１８ａの一端が
可変型減衰器１２の入力端として踏力検出器１１に接続
されていると共に、他端が回路の電圧基準点に接続さ
れ、この抵抗体１８ａに摺接する摺接子１８ｂが駆動制
御回路１３に接続され、摺接子１８ｂが減衰率選択手段
を構成する手動摘み１９が連結されていることを除いて
は図１と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一
符号を付してその詳細はこれを省略する。

【００３２】ここで、可変抵抗器１８は、踏力検出器１
１の踏力検出信号Ｖｔ及び駆動制御回路１３の入力に影
響を及ぼさないように、その抵抗値が踏力検出器１１の
出力インピーダンスの約１０倍以上、駆動制御回路１３
の入力インピーダンスの約１／１０以下の値の範囲で決
定されている。この条件が満足できない場合は、可変抵
抗器１８の前段にバッファアップを介挿し、インピーダ
ンス整合を図るようにすることが好ましい。

【００３３】この第１の実施例によると、手動摘み１９
を回転させることにより、抵抗体１８ａに対する摺動子
１８ｂの接触位置が変化することにより、減衰率Ｍが変
化することになるので、自転車のハンドルの近傍に、可
変抵抗器１８を設置することにより、走行中に自由にア
シスト比を変化させることができる。

【００３４】なお、上記第１の実施例においては、可変
抵抗器１８としてロータリ型の可変抵抗器を適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、リニア型の可変抵抗器を適用してもよいことは言う
までもない。

【００３５】次に、本発明の第２の実施例を図３につい
て説明する。この第２の実施例は、上記第１の実施例の
ように可変抵抗器１８を適用した場合には、減衰率選択
手段としての手動摘み１９と可変抵抗器１８とが一体構
成を有するので、この可変抵抗器１８と踏力検出器１１
及び駆動制御回路１３との距離を長くする必要があるこ
とにより、ノイズが入り易く誤動作し易くなることによ
る信頼性の低下を防止するようにしたものである。

【００３６】すなわち、第２の実施例では、図３に示す
ように、可変型減衰器１２としてデジタルポテンショメ
ータ２０を適用し、減衰率選択部１４としてハンドル近
傍に設けた減衰率のアップダウンを指示するプッシュス
イッチ３０と、デジタルポテンショメータ２０の近傍に
配設したプッシュスイッチ３０の出力信号を受けてデジ
タルポテンショメータ２０に選択パルスを出力するパル
ス信号発生回路３１とを適用して減衰率Ｍを遠隔制御す
るようにしている。

【００３７】このデジタルポテンショメータ２０は、ラ
ダー（はしご型）抵抗２１と、このラダー抵抗２１のス
イープ点Ｐを設定するアップダウンカウンタ２２と、こ
のアップダウンカウンタ２２のカウント値を常時記憶す
る不揮発製メモリ２３と、アップダウンカウンタ２２の
カウント値をラダー抵抗２１のスイープ点Ｐにデコード
する位置デコーダ２４とを備えている。

【００３８】ここで、ラダー抵抗２１は、その一端が可
変型減衰器の入力端として踏力検出器１１に接続され、
他端が回路の電圧基準点に接続されていると共に、所定
のスイープ範囲の中から位置デコーダ２４で設定される
スイープ点Ｐが設定され、このスイープ点Ｐの電圧信号
が減衰踏力信号Ｖａとして駆動制御回路１３に出力され
る。

【００３９】また、アップダウンカウンタのアップカウ
ント及びダウンカウントはアシスト比のアップ及びダウ
ンに対応している。一方、プッシュスイッチ３０は、バ
ッテリ１６からの電圧が供給されたノンロック式のアッ
プスイッチ３０Ｕ及びダウンスイッチ３０Ｄを有し、こ
れらスイッチ３０Ｕ及び３０Ｄの何れか一方をオン状態
とすることにより、高レベルのスイッチ信号ＵＳ及びＤ
Ｓがパルス信号発生回路３１に供給される。

【００４０】パルス信号発生回路３１は、ブッシュスイ
ッチ３０からのスイッチ信号ＵＳ及びＤＳが入力される
オア回路３２と、このオア回路３２の出力信号が高レベ
ルとなっているときに所定間隔でパルス信号を出力する
パルス発振器３３と、一方の入力側にプッシュスイッチ
３０からのスイッチ信号ＵＳ及びＤＳが個別に入力さ
れ、他方の入力側にパルス発振器３３からのパルス信号
が入力されるアンド回路３４及び３５とを備え、アンド
回路３４及び３５の出力が個別にデジタルポテンショメ
ータ２０のアップダウンカウンタ２２のアップカウント
端子ｔｕ及びダウンカウント端子ｔｄに入力される。

【００４１】この第２の実施例によると、今、スイープ
点Ｐがラダー抵抗２１の中間付近にある状態で走行して
いるものとすると、この状態で例えば登り坂等でアシス
ト力の不足を感じたときには、プッシュスイッチ３０の
アップスイッチ３０Ｕを押圧してオン状態とする。

【００４２】このアップスイッチ３０Ｕがオン状態とな
ると、スイッチ信号ＵＳがオア回路３２を通じてパルス
発振器３３に供給される。このため、パルス発生回路３
４から所定時間毎にパルス信号が発生され、このパルス
信号がアンド回路３４及び３５に供給される。一方、ア
ンド回路３４にはプッシュスイッチ３０からのスイッチ
信号ＵＳが入力されており、アンド回路３５にはスイッ
チ信号ＤＳが入力されていないことにより、パルス信号
がアンド回路３４を通じてアップダウンカウンタ２２の
アップカウント端子に入力される。

【００４３】このため、アップダウンカウンタ２２のカ
ウント値が中間値からアップカウントされ、このカウン
ト値が位置デコーダ２４でデコードされてラダー抵抗２
１のスイープ点Ｐが中間点から図３における左側方向に
移動し、デジタルポテンショメータ２０の減衰率Ｍが
“１”に近づき、この減衰踏力信号Ｖａが駆動制御回路
１３に供給されることにより、電動モータ１７のアシス
ト力が増加して、アシスト比が大きくなり、“１”に近
づく。

【００４４】この状態で、踏力等の体感からちょうど良
いアシスト力と感じたときにアップスイッチ３０Ｕの押
圧を解除すると、これに応じてスイッチ信号ＵＳが低レ
ベルとなることにより、パルス発生回路３１でのパルス
出力が停止され、アップダウンカウンタ２２のカウント
値が固定される。

【００４５】同様に、下り坂等でアシスト力を下げたい
場合には、プッシュスイッチ３０のダウンスイッチ３０
Ｄを押圧することにより、パルス発生回路３１のアンド
回路３５からパルス信号が出力され、これがデジタルポ
テンショメータ２０のアップダウンカウンタ２２のダウ
ンカウント端子ｔｄに入力されることにより、上記とは
逆にアップダウンカウンタ２２のカウント値がダウンカ
ウントされることにより、ラダー抵抗２１のスイープ点
が図３で右側方向に移動し、電動モータ１７で発生する
アシスト力を低下させてアシスト比を低下させることが
できる。

【００４６】このように、第２の実施例によれば、プッ
シュスイッチ３０から高レベルのスイッチ信号ＵＳ及び
ＤＳの何れか一方を出力することにより、踏力検出器１
１及び駆動制御回路１３の近傍に配置した可変型減衰器
１２の減衰率をノイズ等の影響による誤動作を生じるこ
となく、遠隔操作で正確に設定することができる。

【００４７】なお、上記第２の実施例においては、パル
ス発振器２７のパルス信号でアップダウンカウンタ２２
をアップダウンカウントさせる場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、パルス信号発生回
路３１を省略して、プッシュスイッチ３０の各スイッチ
３０Ｕ及び３０Ｄをオン・オフすることによりパルス信
号を形成して、直接アップダウンカウンタ２２に供給す
るようにしてもよい。

【００４８】また、上記第２の実施例においては、パル
ス発振回路３３でスイッチ信号ＵＳ又はＤＳが高レベル
である間所定間隔でパルス信号を出力するようにした場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、パルス発振回路３３を例えば単安定回路で構成する
ことにより、スイッチ信号ＵＳ又はＤＳが入力されたと
きに１つのパルス信号を出力するようにしてもよい。

【００４９】さらに、上記第２の実施例においては、プ
ッシュスイッチ３０をノンロック式のスイッチで構成す
る場合について説明したが、これに限らずロック式のス
イッチを適用することもでき、さらには、プッシュスイ
ッチに代えて、他のトグルスイッチ、スライドスイッ
チ、ロータリスイッチ等の機械的スイッチやタッチスイ
ッチ等任意のスイッチを適用することができる。

【００５０】次に、本発明の第３の実施例を図４につい
て説明する。この第３の実施例は、可変型減衰器１２を
複数の減衰率の異なる減衰器を選択スイッチで選択する
ようにしたものである。

【００５１】この第３の実施例では、図４に示すよう
に、可変型減衰器１２を、減衰器を介挿せず踏力検出信
号Ｖｔをそのまま即ち減衰率を“１”とする減衰踏力信
号Ｖａとして出力する接続線のみからなる減衰器ａ０
と、この減衰器ａ０と並列に接続された夫々減衰率Ｍ１
〜Ｍｎが順次“１”より小さくなるように１＞Ｍ１＞Ｍ
２……＞Ｍｎ＞０に設定された第１〜第ｎ減衰器ａ1 〜
ａｎとで構成し、各減衰器ａ０〜ａ７と直列にハンドル
近傍に配置された減衰率選択部１４を構成する選択スイ
ッチＳＷ０〜ＳＷｎを接続したことを除いては図２と同
様の構成を有し、図２との対応部分には同一符号を付
し、その詳細説明はこれを省略する。

【００５２】ここで、各選択スイッチＳＷ０〜ＳＷｎ
は、ロックレリーズ式に連携されており、何れか１つの
スイッチが押圧されてロックされている状態で、他のス
イッチを押圧したときに、すでにロックしていたスイッ
チをロック解除して復帰させ、押圧したスイッチのみを
ロック状態とする。

【００５３】この第３の実施例によると、例えば選択ス
イッチＳＷ３を押圧してロック状態として、減衰率Ｍ３
の減衰器ａ３によって踏力検出信号Ｖｔを減衰して、駆
動制御回路１３に供給することにより、減衰率Ｍ３に対
応したアシスト比で電動モータ１７を駆動している状態
で、例えば登り坂を走行する状態となって、アシスト比
を高める必要が生じたときには、選択スイッチＳＷ０を
押圧することにより、今までロック状態であった選択ス
イッチＳＷ３がロック解除されて、これに代えて選択ス
イッチＳＷ０がオン状態となってロック状態となること
により、減衰器を介さない減衰率“１”の踏力検出信号
Ｖｔがそのまま減衰踏力信号Ｖａとして駆動制御回路１
３に入力されることになり、電動モータ１７で最高のア
シスト力を発生して、最高のアシスト比で楽に登坂する
ことができる。

【００５４】同様に、下り坂等を走行する状態となって
大きなアシスト比を必要としないときには、これに応じ
た減衰率の大きい減衰器例えば第ｎ減衰器ａｎを接続し
た選択スイッチＳＷｎを選択することにより、通常の動
力補助機能を有さない自転車と同等の走行を行うことが
できる。

【００５５】次に、本発明の第４の実施例を図５につい
て説明する。この第４の実施例は、上記第３の実施例に
おいては、ハンドルの近傍に多数の選択スイッチを配設
する関係で、配線数が多くなると共に、配線長さが長く
なることにより、ノイズの影響を受け易くなって誤動作
を生じ易くなるという問題を解消するようにしたもので
ある。

【００５６】この第４の実施例では、可変型減衰器１２
が、図５に示すように、踏力検出器１１の踏力検出信号
をそのまま出力する減衰率Ｍ０が“１”に設定された接
続線のみからなる減衰器ａ０と、バッファ用アンプＡＭ
１〜ＡＭ７と抵抗ＲＡ１〜ＲＡ７及びＲＢ１〜ＲＢ７で
構成される分割抵抗Ｒ１〜Ｒ７とで構成された減衰器ａ
１〜ａ７とを備え、これら減衰器ａ０〜ａ７の出力側に
減衰率選択部１４を構成するアナログマルチプレクサ５
０が接続されている。

【００５７】ここで、分割抵抗Ｒ１〜Ｒ７は、それらの
抵抗ＲＡ１〜ＲＡ７の一端が夫々バッファ用アンプＡＭ
１〜ＡＭ７に接続され、抵抗ＲＢ１〜ＲＢ７の一端は全
て回路の電圧基準点に接続されており、これら分割抵抗
Ｒ１〜Ｒ７の減衰率Ｍ１〜Ｍ７がＭ１＞Ｍ２＞Ｍ３＞…
…＞Ｍ７となるように抵抗ＲＡ１〜ＲＡ７の抵抗値ｒａ
１〜ｒａ７及び抵抗ＲＢ１〜ＲＢ７の抵抗値ｒｂ１〜ｒ
ｂ７が設定され、減衰率Ｍｎ（ｎ＝１，２，３……７）
は次式のように表される。

【００５８】Ｍｎ＝ｒｂｎ／（ｒｂｎ＋ｒａｎ）ここで、抵抗値（ｒｂｎ＋ｒａｎ）は、駆動制御回路１
３の入力インピーダンスに比べて十分小さい値となるよ
うに設定されている。

【００５９】また、アナログマルチプレクサ５０は、減
衰器ａ０〜ａ７に直列に接続された８個のスイッチ回路
ｓｗ０〜ｓｗ７と、これらスイッチ回路ｓｗ０〜ｓｗ７
を切替駆動するデコーダ／ドライバ５１とで構成され、
デコーダ／ドライバ５１の入力は２進数の３ビット入力
とされている。

【００６０】一方、ハンドル近傍には、８ステップのデ
ジタルスイッチ５２が取付けられ、ノブを回転させるこ
とにより、“０”〜“７”のうちの所望の値が２進数の
３ビットでデコーダ／ドライバ５１に出力される。

【００６１】次に、上記第４の実施例の動作を説明す
る。今、例えばデジタルスイッチで“３”が選択されて
おり、アナログマルチプレクサ５０のスイッチ回路ｓｗ
３がオン状態となって、踏力検出信号Ｖｔを減衰率Ｍ３
で減衰させた減衰踏力信号Ｖａを駆動制御回路１３に出
力して、電動モータ１７で発生するアシスト力が比較的
大きくアシスト比が大きいい状態で走行しているものと
する。

【００６２】この状態で、下り坂を走行する状態となる
ことにより、アシスト比を最小としたい場合には、デジ
タルスイッチ５１で８ステップ目を選択することによ
り、各ビットを全て“１”となり、デコーダ／ドライバ
５１で減衰率Ｍ７に対応した減衰器ａ７に対応するスイ
ッチ回路ｓｗ７がオン状態となるので、最小のアシスト
比を実現することができる。

【００６３】逆に、登り坂を走行する状態となって、最
大のアシスト比を必要とする場合には、デジタルスイッ
チ５２で１ステップ目を選択することにより、各ビット
が全て“０”となり、デコーダ／ドライバ５１で分割抵
抗Ｒ１〜Ｒ７を介さない減衰率Ｍ０即ち“１”となる減
衰器ａ０に対応するスイッチ回路ｓｗ０をオン状態とな
るので、踏力検出器１１の踏力検出信号Ｖｔをそのまま
減衰踏力信号Ｖａとして駆動制御回路１３に供給するこ
とにより、最大のアシスト比を実現することができる。

【００６４】この第４の実施例によると、可変型減衰器
１２を踏力検出器１１及び駆動制御回路１３の近傍に配
設し、この可変型減衰器１２をハンドル近傍に設けたデ
ジタルスイッチ５２で遠隔操作するようにしたので、駆
動制御回路１３へのノイズ等による誤動作を防止するこ
とができると共に、配線数を４本とすることができ、そ
の配線処理を容易に行うことができる。

【００６５】なお、上記第４の実施例においては、分割
抵抗Ｒ１〜Ｒ７の入力側にバッファ用アンプＡＭ１〜Ａ
Ｍ７を設けた場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、分割抵抗Ｒ１〜Ｒ７の抵抗値（ｒａｎ
＋ｒｂｎ）が（踏力検出器１１の出力インピーダンス）
≪（ｒａｎ＋ｒｂｎ）≪（駆動制御回路１３の入力イン
ピーダンス）である場合にはバッファ用アンプＡＭ１〜
ＡＭ７を省略することができる。

【００６６】また、上記第４の実施例においては、分割
抵抗Ｒ１〜Ｒ７を有する減衰器ａ１〜ａ７を設けた場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
任意数の異なる減衰率を有する減衰器を適用することが
でき、例えば減衰率を２段切換えする場合には、図６に
示すように、可変型減衰器１２を、分割抵抗を設けるこ
となく踏力検出器１１の踏力検出信号Ｖｔがそのまま出
力される減衰率“１”の減衰器ａ０と、この減衰器ａ０
と並列に接続された抵抗ＲＡｉ及びＲＢｉを有する分割
抵抗Ｒｉで構成される減衰器ａｉとで構成する。

【００６７】ここで、抵抗ＲＡｉ，ＲＢｉの抵抗値を夫
々ｒａｉ，ｒｂｉとするとき、抵抗値（ｒａｉ＋ｒｂ
ｉ）の値は、（踏力検出器１１の出力インピーダンス）
≪（ｒａｉ＋ｒｂｉ）≪（駆動制御回路１３の入力イン
ピーダンス）となるように決定し、この条件を満足でき
ない場合は、図５の実施例で示したように、分割抵抗Ｒ
ｉの前段にバッファアンプを介挿する。

【００６８】そして、減衰器ａ０及びａ１をアナログス
イッチ６０で選択する。このアナログスイッチ６０は、
そのスイッチ回路６１におけるノーマルクローズ端子Ｎ
Ｃが減衰器ａ０に接続され、ノーマルオープン端子ＮＯ
が減衰器ａｉの抵抗ＲＡｉ及びＲＢｉの接続点に接続さ
れ、さらにコモン出力端子Ｃが駆動制御回路１３に接続
され、コモン出力端子Ｃがドライバ６２によってノーマ
ルクローズ端子ＮＣ及びノーマルオープン端子ＮＯに切
換えられる。

【００６９】そして、アナログスイッチ６０のドライバ
６２がハンドル近傍に設けられた一端に制御電源が入力
されたスイッチ６３の他端に接続され、スイッチ６３が
オフ状態であるときにアナログスイッチ６０のスイッチ
回路６１におけるコモン出力端子Ｃがノーマルクローズ
端子ＮＣ側に切換えられ、スイッチ６２がオン状態であ
るときにコモン出力端子Ｃがノーマルオープン端子ＮＯ
側に切換えられる。

【００７０】したがって、スイッチ６２をオフ状態とす
ることにより、踏力検出器１１の踏力検出信号Ｖｔがそ
のまま減衰踏力信号Ｖａとして駆動制御回路１３に供給
されることにより、電動モータ１７でアシスト比“１”
のアシスト力が発生され、この状態からスイッチ６２を
オン状態とすることにより、減衰器ａｉが選択されるこ
とにより、抵抗ＲＡｉ及びＲＢｉの抵抗値を夫々ｒａｉ
及びｒｂｉとしたときに、Ｍ＝ｒｂｉ／（ｒａｉ＋ｒｂ
ｉ）で表される減衰率Ｍとなるので、可変型減衰器１２
から出力される減衰踏力信号Ｖａは、Ｖａ＝Ｍ・Ｖｔと
なり、この減衰踏力信号Ｖａに応じた減衰器ａ０より小
さいアシスト比を得ることができる。

【００７１】また、上記図６の変形例に代えて図７に示
す他の変形例を適用することもできる。すなわち、この
変形例は、踏力検出器１１がポテンショメータのように
抵抗要素を備えている場合に適用することができる可変
型減衰器１２の簡易タイプであり、踏力検出器１１が一
端が制御電源Ｖｃに接続され、他端が回路基準電位点に
接続された抵抗体７１とこれに摺接する摺動子７２とを
有するポテンショメータ７３で構成され、摺動子７２か
ら踏力検出信号Ｖｔが出力される。

【００７２】この踏力検出信号Ｖｔは、抵抗体７１の摺
動子７２から制御電源Ｖｃ側の抵抗値をｒａとし、基準
電位点側の抵抗値をｒｂとすると、Ｖｔ＝Ｖｃ・ｒｂ／
（ｒａ＋ｒｂ）となる。

【００７３】一方、可変型減衰器１２は、踏力検出器１
１及び駆動制御回路１３を直接接続する接続線８１と、
この接続線８１に一端が接続された抵抗Ｒと、この抵抗
Ｒの他端と回路基準電位点との間に介挿されたアナログ
スイッチ８２とで構成されている。

【００７４】アナログスイッチ８２は、ノーマルオープ
ン端子ＮＯと出力端子Ｃとを有するスイッチ回路８３
と、このスイッチ回路８３を駆動するドライバ８４とを
有し、ノーマルオープン端子ＮＯが抵抗Ｒに接続され、
出力端子Ｃが回路基準電位点に接続され、ドライバ８４
がハンドル近傍に設けられた一端に制御電源Ｖｃが供給
されたスイッチ８５の他端に接続されている。

【００７５】この他の変形例によると、今、スイッチ８
５がオフ状態であるときには、アナログスイッチ８２が
オープン状態であることから踏力検出信号Ｖｔがそのま
ま減衰踏力信号Ｖａとして駆動制御回路１３に供給され
ることにより、電動モータ１７でアシスト比“１”のア
シスト力が発生される。

【００７６】ところが、スイッチ８５がオン状態である
ときには、アナログスイッチ８２がクローズ状態となっ
て、その出力端子Ｃがノーマルオープン端子ＮＯに接触
することになり、可変型減衰器１２から出力される減衰
踏力信号Ｖａは、抵抗Ｒの抵抗値をｒとすると、Ｖａ＝Ｖｃ・ｒｂ／｛（ｒａ＋ｒｂ）＋ｒａ・ｒｂ／
ｒ｝で表される。

【００７７】したがって、可変型減衰器１２の減衰率Ｍ
は、Ｍ＝Ｖａ／Ｖｔ＝（ｒａ＋ｒｂ）／｛（ｒａ＋ｒｂ）＋
ｒａ・ｒｂ／ｒ｝となる。

【００７８】ここで、（ｒａ＋ｒｂ）は一定値であり、
ポテンショメータ７３の摺動子７２が摺動すると抵抗値
ｒａ及びｒｂは変化する。このため、減衰を十分に取り
たいときには、抵抗Ｒの抵抗値ｒを（ｒａ＋ｒｂ）・ｒ
＜（ｒａ・ｒｂ）とすることが要求される。

【００７９】また、減衰率Ｍは一定値ではなく、抵抗値
ｒａ及びｒｂの積により変化することになり、可変型減
衰器１２の減衰踏力信号Ｖａは、Ｖａ＝Ｍ・Ｖｔとな
り、電動モータ１７で減衰踏力信号Ｖａに応じたアシス
ト比のアシスト力を発生させることができる。

【００８０】なお、上記第４の実施例及びその変形例に
おいては、減衰率切換部として低消費電力であるアナロ
グスイッチを適用した場合について説明したが、消費電
力に余裕がある場合にはリレーを適用するようにしても
よい。

【００８１】次に、本発明の第２の実施形態を図８につ
いて説明する。この第２の実施形態は、可変型減衰器１
２の減衰率を選択する減衰率選択部を駆動制御回路１３
内に設けるようにしたものである。

【００８２】この第２の実施形態では、図８に示すよう
に、前述した図１の第１の実施形態において、駆動制御
回路１３に可変型減衰器１２から出力される減衰踏力信
号Ｖａ、速度検出器１５の速度検出信号Ｖｓ及びバッテ
リ１６の駆動電力が供給されている他、踏力検出器１１
の踏力検出信号Ｖｔが直接入力されていると共に、この
駆動制御回路１３で踏力検出信号Ｖｔ、速度検出信号Ｖ
ｓ、電動モータ１７に出力する駆動電圧，電流及び１つ
前の設定減衰率等に基づいて減衰率Ｍを時々刻々決定
し、決定した減衰率Ｍを可変型減衰器１２に減衰率選択
信号ＳＳとして出力するようにしたことを除いては図１
と同様の構成を有し、図１との対応部分には同一符号を
付しその詳細説明はこれを省略する。

【００８３】ここで、駆動制御回路１３は、例えば入出
力インタフェース回路、演算処理装置及び記憶装置を有
するマイクロコンピュータで構成され、踏力検出信号Ｖ
ｔ、速度検出信号Ｖｓ、電動モータ１７への駆動電圧、
電流値及び１つ前の設定減衰率等に基づいて所定の演算
処理を行うか又は記憶装置に予め記憶された記憶テーブ
ルを参照することにより、走行状態を判定する。

【００８４】すなわら、平坦路での通常走行か、平坦路
での加速走行か、平坦路での減速走行か、上り坂走行
か、下り坂走行か、さらに上り坂走行の場合には何度位
の勾配であるかを判定する。

【００８５】この走行状態の判定結果をもとに予め記憶
装置に記憶された減衰率記憶テーブルを参照して、最適
なアシスト比に相応した減衰率Ｍを決定し、決定された
減衰率の選択信号ＳＳを可変型減衰器１２に出力する。

【００８６】ここで、選択信号ＳＳとしては、可変型減
衰器１２の形態に応じて設定され、可変型減衰器１２が
前述した図３に示すデジタルポテンショメータ３０を有
する場合には、アップパルス信号及びダウンパルス信号
として出力し、図５に示すアナログマルチプレクサ５０
を有する場合には、そのデコーダ／ドライバ５１に対す
る３ビットの２進パルス信号として出力し、図６及び図
７に示すアナログスイッチ６０及び８２を有する場合に
は、オン・オフのスイッチ信号として出力する。

【００８７】この第２の実施形態によると、駆動制御回
路１３で、自転車の走行状態を判定し、その判定結果に
基づいて可変型減衰器１２の減衰率Ｍを決定し、決定し
た減衰率Ｍに対応する選択信号を可変型減衰器１２に供
給することにより、この可変型減衰器１２の減衰率を選
択するので、時々刻々変化する走行状態に応じた的確な
アシスト比を自動的に決定することができ、漕ぎ手に違
和感を与えることなく快適な走行を行うことができる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る電
動補助動力自転車によれば、踏力検出手段及び駆動制御
手段との間に介挿した減衰率を変更可能な減衰手段と、
該減衰手段の減衰率を選択する減衰率選択手段とを備え
たので、減衰率選択手段で、乗り手の年齢、体力や走行
予定距離、走行目的等に応じて最適な減衰率を選択する
ことにより、踏力検出手段で検出された踏力検出信号が
減衰手段で選択された減衰率で減衰されて駆動制御手段
に供給されることにより、この駆動制御手段で電動モー
タで発生させる補助動力を最適値に制御することができ
るという効果が得られる。

【００８９】また、請求項２に係る電動補助動力自転車
によれば、減衰手段が可変減衰器で構成されているの
で、任意の減衰率を容易に設定することができるという
効果が得られる。

【００９０】さらに、請求項３に係る電動補助動力自転
車によれば、可変減衰器がポテンショメータで構成され
ているので、簡易な構成で減衰率を容易に変更すること
ができるという効果が得られる。

【００９１】さらにまた、請求項４に係る電動補助動力
自転車によれば、ハンドル近傍に設けたスイッチ手段を
操作してアップスイッチ信号又はダウンスイッチ信号を
出力することにより、パルス信号発生回路でアップパル
ス又はダウンパルスを発生し、これをデジタルポテンシ
ョメータに供給して減衰率を変更することができ、デジ
タルポテンショメータを踏力検出手段及び駆動制御手段
の近傍に配置することができるので、ノイズ等の影響に
よる誤動作を防止することができるという効果が得られ
る。

【００９２】なおさらに、請求項５に係る電動補助動力
自転車によれば、可変型減衰器が、減衰率の異なる複数
の減衰器を並列に接続して構成され、減衰率選択手段
が、前記各減衰器と直列に接続されたスイッチ手段で構
成されているので、何れかのスイッチ手段を選択的にオ
ン状態とすることにより、これに接続された減衰器で踏
力検出信号を減衰させて、減衰踏力信号を駆動制御回路
に出力することができ、所望の減衰率をスイッチ手段の
選択だけで容易に設定することができるという効果が得
られる。

【００９３】また、請求項６に係る電動補助動力自転車
によれば、減衰器が分割抵抗で構成されているので、そ
の減衰率の調整を容易に行うことができるという効果が
得られる。

【００９４】さらに、請求項７に係る電動補助動力自転
車によれば、スイッチ手段はアナログマルチプレクサで
構成され、前記減衰率選択手段はハンドル近傍に設けた
デジタルスイッチで構成されているので、スイッチ手段
に接続された減衰器を踏力検出手段及び駆動制御手段の
近傍に配置することができ、ノイズ等の影響による誤動
作を防止することができると共に、アナログマルチプレ
クサ及びデジタルスイッチ間の配線数を減少させて配線
処理を容易に行うことができるという効果が得られる。

【００９５】さらにまた、請求項８に係る電動補助動力
自転車によれば、可変型減衰器は、踏力検出手段で検出
した踏力検出信号が直接入力される入力端子と、前記踏
力検出信号が減衰器によって減衰されて入力される入力
端子と、スイッチ信号の入力により両入力端子の何れか
１つを選択する選択部とを備えたアナログスイッチで構
成され、前記減衰率選択手段はハンドル近傍に設けられ
た前記スイッチ信号を出力するスイッチで構成されてい
るので、アナログスイッチに接続された減衰器を踏力検
出手段及び駆動制御手段の近傍に配置することができ、
ノイズ等の影響による誤動作を防止することができると
いう効果が得られる。

【００９６】なおさらに、請求項９に係る電動補助動力
自転車によれば、踏力検出手段はポテンショメータで構
成され、前記可変型減衰器は、前記ポテンショメータの
摺動子及び駆動制御回路間を接続する接続線と、該接続
線と基準電位点との間に介挿された抵抗及びアナログス
イッチの直列回路とで構成され、前記減衰率選択手段は
ハンドル近傍に設けられた前記スイッチ信号を出力する
スイッチで構成されているので、スイッチをオン状態と
してアナログスイッチをオン状態とすることにより、こ
れと直列に接続された抵抗及びポテンショメータの分割
抵抗で定まる減衰率で減衰された減衰踏力信号を駆動制
御手段に出力することができ、踏力に応じた減衰率を設
定することができるという効果が得られる。

【００９７】また、請求項１０に係る電動補助動力自転
車によれば、減衰手段は可変減衰器で構成され、且つ前
記減衰率選択手段は踏力検出手段で検出した踏力検出信
号、速度検出手段で検出した速度信号及び電動モータへ
の供給電力に基づいて減衰率を設定するようにしたの
で、踏力検出信号、速度信号及び電動モータへの供給電
力に基づいて減衰率を設定するので、時々刻々変化する
走行状況に応じて最適なアシスト力を設定することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動補助動力自転車の第１の実施
形態を示すブロック図。

【図２】第１の実施形態における可変型減衰器の第１の
実施例を示すブロック図。

【図３】第１の実施形態における可変型減衰器の第２の
実施例を示すブロック図。

【図４】第１の実施形態における可変型減衰器の第３の
実施例を示すブロック図。

【図５】第１の実施形態における可変型減衰器の第４の
実施例を示すブロック図。

【図６】第４の実施例の変形例を示すブロック図。

【図７】第４の実施例の他の変形例を示すブロック図。

【図８】本発明に係る電動補助動力自転車の第２の実施
形態を示すブロック図。

【図９】従来の電動補助動力自転車の制御回路を示すブ
ロック図。

【符号の説明】

１１踏力検出器１２可変型減衰器１３駆動制御回路１４減衰率選択部１５速度検出器１６バッテリ１７電動モータ１８可変抵抗器１９摘み２０デジタルポテンショメータ３０プッシュスイッチ３１パルス信号発生回路ａ１〜ａｎ減衰器ＳＷ０〜ＳＷｎスイッチＡＭ１〜ＡＭ７バッファ用アンプＲ１〜Ｒ７分割抵抗５０アナログマルチプレクサ５２デジタルスイッチＲｉ分割抵抗６０アナログスイッチ６３スイッチ７３ポテンショメータＲ抵抗８２アナログスイッチ８５スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも踏力検出手段で検出した踏力
検出信号を駆動制御手段に入力して電動モータを制御す
ることにより、補助動力を発生させるようにした電動補
助動力自転車において、前記踏力検出手段及び駆動制御
手段との間に介挿した減衰率を変更可能な減衰手段と、
該減衰手段の減衰率を選択する減衰率選択手段とを備え
たことを特徴とする電動補助動力自転車。
【請求項２】前記減衰手段は可変型減衰器で構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の電動補助動力自
転車。
【請求項３】前記可変型減衰器は、可変抵抗器で構成
されていることを特徴とする請求項２記載の電動補助動
力自転車。
【請求項４】前記可変型減衰器は、アップ・ダウンパ
ルスが入力されることにより減衰率が変更されるデジタ
ルポテンショメータで構成され、前記減衰率選択手段
は、ハンドル近傍に設けたアップ・ダウンスイッチ信号
を出力するスイッチ手段と、該スイッチ手段のアップ・
ダウンスイッチ信号を受けて前記アップ・ダウンパルス
を発生する前記デジタルポテンショメータの近傍に設け
たパルス信号発生回路とで構成されていることを特徴と
する請求項２記載の電動補助動力自転車。
【請求項５】前記可変型減衰器は、減衰率の異なる複
数の減衰器を並列に接続して構成され、前記減衰率選択
手段は、前記各減衰器と直列に接続されたスイッチ手段
で構成されていることを特徴とする請求項２記載の電動
補助動力自転車。
【請求項６】前記減衰器は分割抵抗で構成されている
ことを特徴とする請求項５記載の電動補助動力自転車。
【請求項７】前記スイッチ手段はアナログマルチプレ
クサで構成され、前記減衰率選択手段はハンドル近傍に
設けたデジタルスイッチで構成されていることを特徴と
する請求項５記載の電動補助動力自転車。
【請求項８】前記可変型減衰器は、踏力検出手段で検
出した踏力検出信号が直接入力される入力端子と、前記
踏力検出信号が分割抵抗によって減衰されて入力される
入力端子と、スイッチ信号の入力により両入力端子の何
れか１つを選択する選択部とを備えたアナログスイッチ
で構成され、前記減衰率選択手段はハンドル近傍に設け
られた前記スイッチ信号を出力するスイッチで構成され
ていることを特徴とする請求項２記載の電動補助動力自
転車。
【請求項９】前記踏力検出手段はポテンショメータで
構成され、前記可変型減衰器は、前記ポテンショメータ
の摺動子及び駆動制御回路間を接続する接続線と、該接
続線と基準電位点との間に介挿された抵抗及びアナログ
スイッチの直列回路とで構成され、前記減衰率選択手段
はハンドル近傍に設けられた前記スイッチ信号を出力す
るスイッチで構成されていることを特徴とする請求項２
記載の電動補助動力自転車。
【請求項１０】前記減衰手段は可変型減衰器で構成さ
れ、且つ前記減衰率選択手段は踏力検出手段で検出した
踏力検出信号、速度検出手段で検出した速度信号及び電
動モータへの供給電力に基づいて減衰率を設定するよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の電動補助動力自
転車。