JPH1134966A - 電動補助自転車における補助動力制御装置 - Google Patents

電動補助自転車における補助動力制御装置

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JPH1134966A
JPH1134966A JP9195530A JP19553097A JPH1134966A JP H1134966 A JPH1134966 A JP H1134966A JP 9195530 A JP9195530 A JP 9195530A JP 19553097 A JP19553097 A JP 19553097A JP H1134966 A JPH1134966 A JP H1134966A
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Satoshi Honda
聡 本田
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    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
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    • B62J45/415Inclination sensors
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】人力による踏力を検出する踏力検出手段と、該
踏力検出手段の検出値に応じて補助動力を発揮し得る電
動モータとを備え、人力による踏力に対する電動モータ
による補助動力の比であるアシスト比を変化させ得る電
動補助自転車において、踏力の弱い人でも違和感なく容
易に坂道を登れるようにする。 【解決手段】走行路面の傾斜角を検出する傾斜角検出手
段の検出値が設定値以上であるときには1よりも大きな
アシスト比を前記検出値が大となるのに応じて大きくな
るようにして電動モータの作動がコントローラで制御さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人力による踏力を
検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値に応
じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、人力に
よる踏力に対する電動モータによる補助動力の比である
アシスト比を変化させ得る電動補助自転車において、電
動モータによる補助動力を制御するための補助動力制御
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、かかる電動補助自転車は、たとえ
ば特開平7−309283号公報で既に知られており、
この電動補助自転車では、人力による踏力に対する電動
モータによる補助動力の比であるアシスト比を、たとえ
ば6km/h以下の低速域では1よりも大きな値(たと
えば3)に定めて電動モータの作動を制御し、たとえば
6km/hを超える中速域では前記アシスト比がたとえ
ば1となるようにして電動モータの作動を制御するよう
にしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ものでは、坂道の登坂時に踏力の弱い人では車速が必然
的に低下し、たとえば6km/h以下の低速域で補助動
力が急激に増加するために乗員が違和感を感じることが
ある。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであ
り、踏力の弱い人でも違和感なく容易に坂道を登れるよ
うにした電動補助自転車における補助動力制御装置を提
供することを目的とする。
【0004】
【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記載の発明は、人力による踏力を検出する
踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値に応じて補助
動力を発揮し得る電動モータとを備え、人力による踏力
に対する電動モータによる補助動力の比であるアシスト
比を変化させ得る電動補助自転車において、走行路面の
傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、該傾斜角検出手段
の検出値が設定値以上であるときには1よりも大きな前
記アシスト比を前記検出値が大となるのに応じて大きく
なるようにして電動モータの作動を制御するコントロー
ラとを含むことを特徴とする。
【0005】このような請求項1記載の発明の構成によ
れば、走行路面が設定値以上の傾斜角度の坂道となった
ときに、アシスト比が傾斜角に応じて増大するので、補
助動力を踏力に応じて増大させて走行速度とは無関係に
得ることができ、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を容
易に登ることができる。
【0006】また請求項2記載の発明は、人力による踏
力を検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出値
に応じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、人
力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比で
あるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車におい
て、走行路面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、車
速検出手段と、該車速検出手段の検出値が設定速度以下
であって前記傾斜角検出手段の検出値が設定傾斜角以上
である第1の状態で前記アシスト比を1よりも大きな値
とするとともに前記第1の状態以外のときに前記アシス
ト比を1以下とするようにして電動モータの作動を制御
するコントローラ(31)とを含むことを特徴とする。
【0007】このような請求項2記載の発明の構成によ
れば、坂道の登坂時に車速が設定車速以下となるととも
に傾斜角が設定傾斜角以上となったときにアシスト比を
1よりも大きくするので、踏力の弱い人でも違和感なく
坂道を登ることが可能となり、また平坦路を走行すると
きには、アシスト比が1以下となるので、不必要に電動
モータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の
延長を図ることができるとともに平坦路において無闇に
加速されることもない。
【0008】さらに請求項3記載の発明は、人力による
踏力を検出する踏力検出手段と、該踏力検出手段の検出
値に応じて補助動力を発揮し得る電動モータとを備え、
人力による踏力に対する電動モータによる補助動力の比
であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車におい
て、車速検出手段と、該車速検出手段の検出値が設定速
度以下であって前記踏力検出手段の検出値が設定踏力以
上である第1の状態で前記アシスト比を1よりも大きな
値とするとともに前記第1の状態以外のときに前記アシ
スト比を1以下とするようにして電動モータの作動を制
御するコントローラとを含むことを特徴とする。
【0009】このような請求項3記載の発明の構成によ
れば、坂道の登坂時に車速が設定車速以下となるととも
に踏力が設定踏力以上となったときにアシスト比を1よ
りも大きくするので、踏力の弱い人でも違和感なく坂道
を登ることが可能となり、また平坦路を走行するときに
は、アシスト比が1以下となるので、不必要に電動モー
タの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の延長
を図ることができるとともに平坦路において無闇に加速
されることもない。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0011】図1ないし図5は本発明の第1実施例を示
すものであり、図1は電動補助自転車の側面図、図2は
モータユニットの縦断側面図であって図3の2−2線断
面図、図3は図2の3−3線断面図、図4は電動モータ
の制御装置の構成を示すブロック図、図5は傾斜角に応
じたアシスト比を示す図である。
【0012】先ず図1において、この電動補助自転車が
備える車体フレーム11の前端のヘッドパイプ12にフ
ロントフォーク13が操向可能に支承され、該フロント
フォーク13の下端に前輪WF が軸支され、フロントフ
ォーク13の上端にバーハンドル14が設けられる。ま
た車体フレーム11の下部には、電動モータ15を有す
るモータユニット16が設けられており、該モータユニ
ット16の後部上方で車体フレーム11から後下がりに
延びるとともにモータユニット16の後方では略水平に
延出される左、右一対のリヤフォーク17…間に後輪W
R が軸支され、両リヤフォーク17…および車体フレー
ム11の後部間には左、右一対のステー18…が設けら
れる。さらに車体フレーム11の後部には、シート19
が上下位置を調整可能として装着されており、シート1
9の後方側にはキャリア20が固定配置される。
【0013】両端にクランクペダル21,21をそれぞ
れ有するクランク軸22がモータユニット16で回転自
在に支承され、該クランク軸22から動力を伝達可能で
あるとともに前記電動モータ15からの補助動力をも作
用させ得る駆動スプロケット24と、後輪WR の車軸に
設けられた被動スプロケット25とに無端状のチェーン
26が巻掛けられる。
【0014】ヘッドパイプ12にはブラケット27を介
してフロントバスケット28が取付けられる。しかも該
フロントバスケット28の背面部に配置されるバッテリ
収納ケース29も前記ブラケット27に取付けられてお
り、電動モータ15に電力を供給するためのバッテリ3
0がバッテリ収納ケース29に挿脱可能に収納される。
【0015】電動モータ15の作動は、モータユニット
16の前方側で車体フレーム11の下部に固定的に支持
されたコントローラ31で制御されるものであり、該コ
ントローラ31は、乗員による踏力および車速に基づい
て電動モータ15の作動を制御する。
【0016】車体フレーム11の大部分はカバー32で
覆われており、該カバー32の上部に、バッテリ30か
らコントローラ31および電動モータ15に電力を供給
するためのメインスイッチ33が配設される。
【0017】図2および図3を併せて参照して、モータ
ユニット16のケーシング35は、車体フレーム11の
下部に固定的に支持される。このケーシング35の右側
(図3の上方側)には、駆動スプロケット24に結合さ
れる回転筒体36がボールベアリング37を介して回転
自在に支承されており、クランク軸22の右端部は、該
回転筒体36に、ニードルベアリング38を介して支承
され、クランク軸22の左端部はボールベアリング39
を介してケーシング35の左側(図3の下方側)に支承
される。
【0018】クランク軸22の左右両端のクランクペダ
ル21,21による踏力は、踏力伝達系40を介してク
ランク軸22から駆動スプロケット24に伝達される。
またケーシング35に取付けられている電動モータ15
の出力は、クランクペダル21,21による踏力をアシ
ストすべく補助動力伝達系41を介して駆動スプロケッ
ト24に伝達される。
【0019】クランク軸22の動力を駆動スプロケット
24に伝達するための踏力伝達系40は、クランク軸2
2に連結されるトーションバー42と、回転筒体36お
よびトーションバー42間に設けられる第1一方向クラ
ッチ43とで構成される。
【0020】クランク軸22には、その軸線に沿って延
びるスリット44が設けられており、トーションバー4
2は、前記スリット44内に回転自在に嵌合する円柱状
の軸部42aと、該軸部42の左端(図3の上端)から
両側方に突出する腕部42bと、前記軸部42aの右端
(図3の下端)から両側方に突出する腕部42cとを有
して、前記スリット44に装着されるものであり、クラ
ンク軸22から一方の腕部42bに入力される踏力に応
じて軸部42aをねじれ変形せしめつつ他方の腕部42
c側に踏力を伝達することができる。
【0021】第1一方向クラッチ43は、従来周知のも
のであり、クランクペダル21,21を踏んでクランク
軸22を正転させると、そのクランク軸22からの踏力
がトーションバー42、第1一方向クラッチ43および
回転筒体36を介して駆動スプロケット24に伝達され
るが、クランクペダル21,21を踏んでクランク軸2
2を逆転させたときには、第1一方向クラッチ43がス
リップしてクランク軸22の逆転が許容される。
【0022】クランク軸22の外周には、スライダイン
ナー45が相対回転不能かつ軸方向相対移動可能に支持
されており、このスライダインナー45の外周には、複
数のボール47…を介してスライダアウター46が相対
回転自在に支持される。
【0023】スライダインナー45は、第1一方向クラ
ッチ43におけるクラッチ内輪にカム係合されるもので
あり、ケーシング35に揺動可能に支承された検出レバ
ー48の中間部が、前記クラッチ内輪とは反対側からス
ライダアウター46に当接される。一方、前記検出レバ
ー48とともに踏力検出手段ST を構成するストローク
センサ49がケーシング35に取付けられており、該ス
トロークセンサ49の検出子49aに前記検出レバー4
8の先端が当接される。さらに検出レバー48およびケ
ーシング35間にはばね50が縮設されており、検出レ
バー48が該ばね50のばね力によりスライダアウター
46に弾発的に当接され、スライダアウター46および
スライダインナー45は、第1一方向クラッチ43のク
ラッチ内輪側に向けて付勢される。
【0024】クランクペダル21,21からクランク軸
22への踏力入力に応じて、トーションバー42に捩れ
が生じると、スライダインナー45がばね50のばね力
に抗してクランク軸22の軸線に沿って図3の下方に摺
動し、スライダインナー45とともに移動するスライダ
アウター46で押された検出レバー48が揺動すること
により、ストロークセンサ49の検出子49aが押圧さ
れる。この検出子49aのストロークは、トーションバ
ー42の捩れ量、すなわちクランクペダル21,21か
ら入力される踏力に比例するものであり、踏力検出手段
T で踏力が検出されることになる。
【0025】電動モータ15の動力を駆動スプロケット
24に伝達するための補助動力伝達系41は、電動モー
タ15の回転軸15aに固着された駆動ギヤ52と、回
転軸15aと平行な第1アイドル軸53の一端に固着さ
れて前記駆動ギヤ52に噛合される第1中間ギヤ54
と、第1アイドル軸53に一体に設けられる第2中間ギ
ヤ55と、第2中間ギヤ55に噛合される第3中間ギヤ
56と、第3中間ギヤ56と同軸に配置される第2アイ
ドル軸57と、第3中間ギヤ56および第2アイドル軸
57間に設けられる第2一方向クラッチ58と、第2ア
イドル軸57に一体に設けられる第4中間ギヤ59と、
駆動スプロケット24が結合されている回転筒体36に
一体に設けられるとともに第4中間ギヤ59に噛合され
る被動ギヤ60とを備える。
【0026】このような補助動力伝達系41では、電動
モータ15の作動に伴なうトルクが減速されて駆動スプ
ロケット24に伝達されるが、電動モータ15の作動が
停止したときには、第2一方向クラッチ58の働きによ
り第2アイドル軸57の空転が許容され、クランクペダ
ル21,21の踏力による駆動スプロケット24の回転
が妨げられることはない。
【0027】図4において、電動モータ15を駆動する
モータ駆動回路62は、コントローラ31により制御さ
れるものであり、該コントローラ31には、踏力検出手
段S T 、車速検出手段SV および傾斜角検出手段SA
検出値が入力され、コントローラ31は、各検出手段S
T ,SV ,SA の検出値に基づいて電動モータ15の作
動を制御するための信号を出力する。
【0028】ところで、車速検出手段SV は、電動モー
タ15による動力アシスト状態での自転車速度を代表す
るものとして電動モータ15の回転速度を検出するもの
であり、図2および図3で示すように、リラクタ63
と、電磁ピックアップコイル式のセンサ64とで構成さ
れる。而して外周に突部63aを有するリラクタ63
が、電動モータ15の回転軸15aに固定され、センサ
64は、前記突部63aに近接、対向可能な検出部64
aを有してケーシング35に固定される。
【0029】また傾斜角検出手段SA は、走行路面の傾
斜角を検出するものであり、車体の挙動に余り影響を受
けないようにするためにはクランク軸22付近で車体フ
レーム11に取付けられることが望ましく、また傾斜角
の変化を速やかに検出するためにはヘッドパイプ12の
近傍で車体フレーム11に取付けられることが望まし
い。
【0030】コントローラ31では、車速検出手段SV
による検出値が低・中速域に対応する値であるときに、
人力による踏力に対する電動モータ15による補助動力
の比(補助動力/踏力)であるアシスト比が、図5で示
すように、傾斜角検出手段S A の検出値すなわち傾斜角
に応じて予め設定されている。すなわち傾斜角検出手段
A で検出される傾斜角が第1設定値θ1 たとえば2度
以下であるときにはアシスト比が「1」に設定され、傾
斜角検出手段SA で検出される傾斜角が第1設定傾斜角
θ1 よりも大きな第2設定傾斜角θ2 を超えるときには
アシスト比が「3」に設定され、傾斜角検出手段SA
検出される傾斜角が第1設定傾斜角θ1を超えて第2設
定傾斜角θ2 未満であるときには傾斜角が大きくなるに
つれてアシスト比が「1」から「3」までリニアに増大
するように設定される。
【0031】次にこの第1実施例の作用について説明す
ると、傾斜角検出手段SA で検出される傾斜角が第1設
定値θ1 以上である坂道の登坂時には、アシスト比が傾
斜角に応じて「1」から次第に増大するので、補助動力
を踏力に応じて増大させて走行速度とは無関係に得るこ
とができ、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を容易に登
ることができる。
【0032】しかも傾斜角検出手段SA で検出される傾
斜角が第1設定値θ1 よりも大きな第2設定値θ2 以上
となったときには、アシスト比が「3」に設定されるの
で、傾斜角が大きくなってもアシスト比が無闇に大きく
なることはなく、バッテリの消耗を回避し、必要とされ
るだけの補助動力を踏力に加算するようにして無理なく
坂道を登坂することができる。
【0033】図6は本発明の第2実施例を示すものであ
り、アシスト比が車速検出手段SVで検出される車速な
らびに傾斜角検出手段SA で検出される傾斜角に応じて
設定される。すなわち車速検出手段SV で検出される車
速がたとえば10km/hと定められる設定速度以下で
あって傾斜角検出手段SA の検出値が第1設定傾斜角θ
1 以上であるときには、車速の減少および傾斜角の増大
に応じて「1」から次第に大きくなるとともに第2設定
傾斜角θ2 以上であって車速がたとえば5km/h以下
のときに「3」となるようにアシスト比が設定される。
また車速がたとえば10km/hを超えてたとえば15
km/hまでの車速領域ならびに車速が10km/h以
下であっても傾斜角が第1設定傾斜角θ1 未満であると
きにはアシスト比が「1」に設定され、さらに車速がた
とえば15km/hを超える高速域では、アシスト比が
「1」から次第に減少し、たとえば24km/hに車速
が達したときに電動モータ15による動力補助を停止す
るように設定される。
【0034】この第2実施例によれば、平坦路の走行時
には、アシスト比を「1」以下として不必要に電動モー
タ15の負荷を増大することを回避し、バッテリ寿命の
延長を図ることができるとともに平坦路で無闇に加速さ
れることがないようにした上で、たとえば10km/h
以下の低速で坂道を登坂する際には、アシスト比を
「1」よりも大きくすることにより、踏力の弱い人でも
違和感なく坂道を登ることが可能となる。
【0035】本発明の第3実施例として、図7で示すよ
うに、車速の増大に応じたアシスト比の低下割合を図6
の第2実施例に比べて小さくするようにしてもよく、こ
の第3実施例によっても上記第2実施例と同様の効果を
得ることができる。
【0036】図8は本発明の第4実施例を示すものであ
り、アシスト比が車速検出手段SVで検出される車速な
らびに踏力検出手段ST で検出される傾斜角に応じて設
定される。すなわち車速検出手段SV で検出される車速
がたとえば10km/hと定められる設定速度以下であ
って踏力検出手段ST の検出値が第1設定踏力T1 以上
であるときには、車速の減少および傾斜角の増大に応じ
て「1」から次第に大きくなるとともに第1設定踏力T
1 よりも大きな第2設定踏力T2 以上であって車速がた
とえば5km/h以下のときに「3」となるようにアシ
スト比が設定される。また車速がたとえば10km/h
を超えてたとえば15km/hまでの車速領域ならびに
車速が10km/h以下であっても踏力が第1設定踏力
1 未満であるときにはアシスト比が「1」に設定さ
れ、さらに車速がたとえば15km/hを超える高速域
では、アシスト比が「1」から次第に減少し、たとえば
24km/hに車速が達したときに電動モータ15によ
る動力補助を停止するように設定される。
【0037】この第4実施例によれば、平坦路の走行時
には、アシスト比を「1」以下として不必要に電動モー
タ15の負荷を増大することを回避し、バッテリ寿命の
延長を図ることができるとともに平坦路で無闇に加速さ
れることがないようにした上で、たとえば10km/h
以下の低速で踏力が第1設定値T1 以上となる坂道を登
坂する際には、アシスト比を「1」よりも大きくするこ
とにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ること
が可能となる。
【0038】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。
【0039】
【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明によれ
ば、補助動力を踏力に応じて増大させて走行速度とは無
関係に得ることができ、踏力の弱い人でも違和感なく坂
道を容易に登ることができる。
【0040】また請求項2記載の発明によれば、車速が
設定車速以下となるとともに傾斜角が設定傾斜角以上と
なった坂道の登坂時にアシスト比を1よりも大きくする
ことにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登るこ
とが可能となり、また平坦路の走行時には不必要に電動
モータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の
延長を図ることができ、平坦路において無闇に加速され
ることもない。
【0041】さらに請求項3記載の発明によれば、車速
が設定車速以下となるとともに踏力が設定踏力以上とな
った坂道の登坂時にアシスト比を1よりも大きくするこ
とにより、踏力の弱い人でも違和感なく坂道を登ること
が可能となり、また平坦路の走行時には不必要に電動モ
ータの負荷を増大することを回避してバッテリ寿命の延
長を図ることができ、平坦路において無闇に加速される
こともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の電動補助自転車の側面図である。
【図2】モータユニットの縦断側面図であって図3の2
−2線断面図である。
【図3】図2の3−3線断面図である。
【図4】電動モータの制御装置の構成を示すブロック図
である。
【図5】傾斜角に応じたアシスト比を示す図である。
【図6】第2実施例の傾斜角および車速に応じたアシス
ト比を示す図である。
【図7】第3実施例の傾斜角および車速に応じたアシス
ト比を示す図である。
【図8】第4実施例の踏力および車速に応じたアシスト
比を示す図である。
【符号の説明】
15・・・電動モータ 31・・・コントローラ SA ・・・傾斜角検出手段 ST ・・・踏力検出手段 SV ・・・車速検出手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力による踏力を検出する踏力検出手段
    (ST )と、該踏力検出手段(ST )の検出値に応じて
    補助動力を発揮し得る電動モータ(15)とを備え、人
    力による踏力に対する電動モータ(15)による補助動
    力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車
    において、走行路面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段
    (SA )と、該傾斜角検出手段(SA )の検出値が設定
    値以上であるときには1よりも大きな前記アシスト比を
    前記検出値が大となるのに応じて大きくなるようにして
    電動モータ(15)の作動を制御するコントローラ(3
    1)とを含むことを特徴とする電動補助自転車における
    補助動力制御装置。
  2. 【請求項2】 人力による踏力を検出する踏力検出手段
    (ST )と、該踏力検出手段(ST )の検出値に応じて
    補助動力を発揮し得る電動モータ(15)とを備え、人
    力による踏力に対する電動モータ(15)による補助動
    力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車
    において、走行路面の傾斜角を検出する傾斜角検出手段
    (SA )と、車速検出手段(SV )と、該車速検出手段
    (SV)の検出値が設定速度以下であって前記傾斜角検
    出手段(SA )の検出値が設定傾斜角以上である第1の
    状態で前記アシスト比を1よりも大きな値とするととも
    に前記第1の状態以外のときに前記アシスト比を1以下
    とするようにして電動モータ(15)の作動を制御する
    コントローラ(31)とを含むことを特徴とする電動補
    助自転車における補助動力制御装置。
  3. 【請求項3】 人力による踏力を検出する踏力検出手段
    (ST )と、該踏力検出手段(ST )の検出値に応じて
    補助動力を発揮し得る電動モータ(15)とを備え、人
    力による踏力に対する電動モータ(15)による補助動
    力の比であるアシスト比を変化させ得る電動補助自転車
    において、車速検出手段(SV )と、該車速検出手段
    (SV )の検出値が設定速度以下であって前記踏力検出
    手段(S T )の検出値が設定踏力以上である第1の状態
    で前記アシスト比を1よりも大きな値とするとともに前
    記第1の状態以外のときに前記アシスト比を1以下とす
    るようにして電動モータ(15)の作動を制御するコン
    トローラ(31)とを含むことを特徴とする電動補助自
    転車における補助動力制御装置。
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