JP2001114179A - 電動自転車用の運動エネルギー回生装置 - Google Patents
電動自転車用の運動エネルギー回生装置Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 後輪駆動用の電気モータを発電機として
利用でき、既存の後輪用ハブも利用できること。 【解決手段】 後輪ハブ４に固定され、かつ、同後輪ハ
ブと共に回転する第１の駆動力伝達要素６と、第１の駆
動力伝達要素の回転によって駆動される第２の駆動力伝
達要素７と、第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動
され、かつ、チェーン２と噛み合うアイドラスプロケッ
ト８とを具備し、運動エネルギー回生時には、後輪ハブ
の回転が、第１の駆動力伝達要素、第２の駆動力伝達要
素、そしてアイドラスプロケットを介して、チェーンを
循環動させてチェーンと連動する電気モータ１が、運動
エネルギーを回生させるようにした。
利用でき、既存の後輪用ハブも利用できること。 【解決手段】 後輪ハブ４に固定され、かつ、同後輪ハ
ブと共に回転する第１の駆動力伝達要素６と、第１の駆
動力伝達要素の回転によって駆動される第２の駆動力伝
達要素７と、第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動
され、かつ、チェーン２と噛み合うアイドラスプロケッ
ト８とを具備し、運動エネルギー回生時には、後輪ハブ
の回転が、第１の駆動力伝達要素、第２の駆動力伝達要
素、そしてアイドラスプロケットを介して、チェーンを
循環動させてチェーンと連動する電気モータ１が、運動
エネルギーを回生させるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気モータを備え
た電動自転車（電動式補助動力付きの自転車を含む）に
関する。なかでも、その運動エネルギー回生装置に関す
るものである。
た電動自転車（電動式補助動力付きの自転車を含む）に
関する。なかでも、その運動エネルギー回生装置に関す
るものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】近年、電気モータを備
えた電動自転車が開発され、製品化された。そして、こ
れは坂道などでの乗員の負担軽減に大きな役割を果して
いる。
えた電動自転車が開発され、製品化された。そして、こ
れは坂道などでの乗員の負担軽減に大きな役割を果して
いる。
【０００３】ちなみに、こうした電動自転車は次のよう
な構造を有する。すなわち、そのペダル軸には、電気モ
ータおよび踏力センサが接続されている。乗員の踏力
は、この踏力センサが検出する。これを受けた制御部
は、乗員の踏力に応じたトルクを出すよう電気モータを
制御する。この結果、乗員の踏力と電気モータの駆動力
との合力が、チェーンを介して後輪を回転させることに
なる。
な構造を有する。すなわち、そのペダル軸には、電気モ
ータおよび踏力センサが接続されている。乗員の踏力
は、この踏力センサが検出する。これを受けた制御部
は、乗員の踏力に応じたトルクを出すよう電気モータを
制御する。この結果、乗員の踏力と電気モータの駆動力
との合力が、チェーンを介して後輪を回転させることに
なる。
【０００４】さて、坂道を下る時や減速時、そして停止
時には、運動エネルギーの一部または全部が熱となって
浪費される。そこで、この運動エネルギーを電気的に回
生する技術が研究されている。この技術は、具体的に言
うと、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電
池に蓄えるものである。そして、蓄えられた電気エネル
ギーは坂を登る際などに利用されることになる。
時には、運動エネルギーの一部または全部が熱となって
浪費される。そこで、この運動エネルギーを電気的に回
生する技術が研究されている。この技術は、具体的に言
うと、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、電
池に蓄えるものである。そして、蓄えられた電気エネル
ギーは坂を登る際などに利用されることになる。
【０００５】しかし、この技術を採用するにあたって
は、次のような問題がある。
は、次のような問題がある。
【０００６】すなわち後輪の軸には、通常の自転車と同
様のハブが設けられている（但し、このハブは変速機を
内蔵することも、しないこともある）。さて同ハブは、
それが内蔵するラチェット機構によって、一方向にしか
駆動力を伝達しない。つまりハブはフリーホイール機能
を有する。更に具体的に言うと、チェーンから後輪へは
駆動力が伝達されるが、その逆は起こらない。要する
に、ハブは、それと同軸上にあってチェーンと噛み合う
スプロケットには、後輪からの逆駆動力を伝達しない。
様のハブが設けられている（但し、このハブは変速機を
内蔵することも、しないこともある）。さて同ハブは、
それが内蔵するラチェット機構によって、一方向にしか
駆動力を伝達しない。つまりハブはフリーホイール機能
を有する。更に具体的に言うと、チェーンから後輪へは
駆動力が伝達されるが、その逆は起こらない。要する
に、ハブは、それと同軸上にあってチェーンと噛み合う
スプロケットには、後輪からの逆駆動力を伝達しない。
【０００７】これは、ときとして長所でもある。例え
ば、惰性走行距離を増大させることができるといった利
点がある。しかし、上記運動エネルギー回生装置の実用
化に際しては、大きな障害となる。更に詳しく言うと、
電動自転車が備える電気モータを回生発電機として使用
することができない。これは、言うまでもなく、チェー
ンによって電気モータを逆駆動できないからである。
ば、惰性走行距離を増大させることができるといった利
点がある。しかし、上記運動エネルギー回生装置の実用
化に際しては、大きな障害となる。更に詳しく言うと、
電動自転車が備える電気モータを回生発電機として使用
することができない。これは、言うまでもなく、チェー
ンによって電気モータを逆駆動できないからである。
【０００８】したがって、運動エネルギーの回生を実現
しようとすれば、乗員の踏力を伝達する第１のチェー
ン、および電気モータの駆動力を伝達する第２のチェー
ンの、計二つのチェーンが必要になる。しかし、これは
効率的ではない。
しようとすれば、乗員の踏力を伝達する第１のチェー
ン、および電気モータの駆動力を伝達する第２のチェー
ンの、計二つのチェーンが必要になる。しかし、これは
効率的ではない。
【０００９】こうした問題点があるにもかかわらず、運
動エネルギー回生技術は、電動自転車の航続距離延長に
大きな効果を発揮するため、その実用化が熱望されてい
る。なかでもコスト低減の観点から、電気モータを発電
機として使用でき、更に、既存の自転車後輪用のハブ
を、そのまま利用できるタイプの運動エネルギー回生装
置が強く求められている。
動エネルギー回生技術は、電動自転車の航続距離延長に
大きな効果を発揮するため、その実用化が熱望されてい
る。なかでもコスト低減の観点から、電気モータを発電
機として使用でき、更に、既存の自転車後輪用のハブ
を、そのまま利用できるタイプの運動エネルギー回生装
置が強く求められている。
【００１０】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、後輪駆動用の電気モータを発電機として利用でき
る電動自転車用の運動エネルギー回生装置を提供するこ
とである。更に、これに加えて、既存の自転車後輪用の
ハブを、そのまま利用できる電動自転車用の運動エネル
ギー回生装置を提供することである。
題は、後輪駆動用の電気モータを発電機として利用でき
る電動自転車用の運動エネルギー回生装置を提供するこ
とである。更に、これに加えて、既存の自転車後輪用の
ハブを、そのまま利用できる電動自転車用の運動エネル
ギー回生装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この課題は、電気モータ
を備え、前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前
記チェーンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記
後軸スプロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転
させるよう構成された電動自転車における、前記電気モ
ータを使用した運動エネルギー回生装置であって、前記
後輪ハブに固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回転す
る第１の駆動力伝達要素と、前記第１の駆動力伝達要素
の回転によって駆動される第２の駆動力伝達要素と、前
記第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動され、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回
転が、前記第１の駆動力伝達要素、前記第２の駆動力伝
達要素、そして前記アイドラスプロケットを介して、前
記チェーンを循環動させ、前記チェーンと連動する前記
電気モータが、運動エネルギーを回生するよう構成され
てなることを特徴とする電動自転車用の運動エネルギー
回生装置によって解決される。
を備え、前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前
記チェーンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記
後軸スプロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転
させるよう構成された電動自転車における、前記電気モ
ータを使用した運動エネルギー回生装置であって、前記
後輪ハブに固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回転す
る第１の駆動力伝達要素と、前記第１の駆動力伝達要素
の回転によって駆動される第２の駆動力伝達要素と、前
記第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動され、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回
転が、前記第１の駆動力伝達要素、前記第２の駆動力伝
達要素、そして前記アイドラスプロケットを介して、前
記チェーンを循環動させ、前記チェーンと連動する前記
電気モータが、運動エネルギーを回生するよう構成され
てなることを特徴とする電動自転車用の運動エネルギー
回生装置によって解決される。
【００１２】なお、上記第１の駆動力伝達要素および上
記第２の駆動力伝達要素としては、互いに噛み合うギア
を用いることができる。あるいは、エンドレスベルトに
よって連結されたプーリーを用いることができる。
記第２の駆動力伝達要素としては、互いに噛み合うギア
を用いることができる。あるいは、エンドレスベルトに
よって連結されたプーリーを用いることができる。
【００１３】更に上記アイドラスプロケットは、チェー
ンにテンションを与えるよう、このチェーンに圧接させ
てもよい。すなわち、アイドラスプロケットをチェーン
のテンショナーとして用いることもできる。
ンにテンションを与えるよう、このチェーンに圧接させ
てもよい。すなわち、アイドラスプロケットをチェーン
のテンショナーとして用いることもできる。
【００１４】そして、第１の駆動力伝達要素および第２
の駆動力伝達要素が互いに噛み合うギアである場合、上
記アイドラスプロケットは、チェーンの下側部分に下方
から接するよう設けることができる。あるいは、それを
チェーンの上側部分に上方から接するよう設けることも
できる。
の駆動力伝達要素が互いに噛み合うギアである場合、上
記アイドラスプロケットは、チェーンの下側部分に下方
から接するよう設けることができる。あるいは、それを
チェーンの上側部分に上方から接するよう設けることも
できる。
【００１５】これに対して、第１の駆動力伝達要素およ
び第２の駆動力伝達要素が、エンドレスベルトによって
連結されたプーリーである場合、上記アイドラスプロケ
ットは、チェーンの下側部分に上方から接するよう設け
ることができる。あるいは、それをチェーンの上側部分
に下方から接するよう設けることもできる。
び第２の駆動力伝達要素が、エンドレスベルトによって
連結されたプーリーである場合、上記アイドラスプロケ
ットは、チェーンの下側部分に上方から接するよう設け
ることができる。あるいは、それをチェーンの上側部分
に下方から接するよう設けることもできる。
【００１６】また本発明では、上記第２の駆動力伝達要
素と上記アイドラスプロケットとの間に第１のワンウェ
イクラッチを介在させ、上記第２の駆動力伝達要素から
上記アイドラスプロケットへは駆動力が伝達されるが、
上記アイドラスプロケットから上記第２の駆動力伝達要
素へは駆動力が伝達されないよう構成することが好まし
い。更に、こうした構造とする場合、上記チェーンの循
環動によって回転させられる上記アイドラスプロケット
の回転速度が、上記第１の駆動力伝達要素の回転によっ
て回転させられる上記第２の駆動力伝達要素の回転速度
以上となるよう構成されてなることが好ましい。特に、
後輪ハブが変速機を内蔵する場合には、最も高い変速比
を選んだ際に、この条件が満たされるよう設計されるこ
とが望ましい（但し、最も高い変速比とは、後軸スプロ
ケットが一回転した際、後輪ハブの回転数が最も多くな
るような変速比を指す）。ちなみに、こうした構造を採
用するのが好ましいのは、通常走行がスムーズになされ
るようにするためである。そして、運動エネルギー回生
時に、装置のスムーズな動作を実現するためである。
素と上記アイドラスプロケットとの間に第１のワンウェ
イクラッチを介在させ、上記第２の駆動力伝達要素から
上記アイドラスプロケットへは駆動力が伝達されるが、
上記アイドラスプロケットから上記第２の駆動力伝達要
素へは駆動力が伝達されないよう構成することが好まし
い。更に、こうした構造とする場合、上記チェーンの循
環動によって回転させられる上記アイドラスプロケット
の回転速度が、上記第１の駆動力伝達要素の回転によっ
て回転させられる上記第２の駆動力伝達要素の回転速度
以上となるよう構成されてなることが好ましい。特に、
後輪ハブが変速機を内蔵する場合には、最も高い変速比
を選んだ際に、この条件が満たされるよう設計されるこ
とが望ましい（但し、最も高い変速比とは、後軸スプロ
ケットが一回転した際、後輪ハブの回転数が最も多くな
るような変速比を指す）。ちなみに、こうした構造を採
用するのが好ましいのは、通常走行がスムーズになされ
るようにするためである。そして、運動エネルギー回生
時に、装置のスムーズな動作を実現するためである。
【００１７】また、第２の駆動力伝達要素とアイドラス
プロケットとの間に、上記第１のワンウェイクラッチを
介在させる場合には、更に、アイドラスプロケットと第
１のワンウェイクラッチとの間に、後退用クラッチを介
在させることが好ましい。そして、後退時には、上記後
退用クラッチを駆動力が伝達されない状態とすること
で、アイドラスプロケットが自由に回転できるよう構成
するのが望ましい。あるいは、後退用クラッチを、第１
のワンウェイクラッチと第２の駆動力伝達要素との間に
介在させ、そして後退時には、上記後退用クラッチを駆
動力が伝達されない状態とすることで、アイドラスプロ
ケットが自由に回転できるよう構成してもよい。こうし
た構造を採用することにより、スムーズな後退動作が可
能となる。
プロケットとの間に、上記第１のワンウェイクラッチを
介在させる場合には、更に、アイドラスプロケットと第
１のワンウェイクラッチとの間に、後退用クラッチを介
在させることが好ましい。そして、後退時には、上記後
退用クラッチを駆動力が伝達されない状態とすること
で、アイドラスプロケットが自由に回転できるよう構成
するのが望ましい。あるいは、後退用クラッチを、第１
のワンウェイクラッチと第２の駆動力伝達要素との間に
介在させ、そして後退時には、上記後退用クラッチを駆
動力が伝達されない状態とすることで、アイドラスプロ
ケットが自由に回転できるよう構成してもよい。こうし
た構造を採用することにより、スムーズな後退動作が可
能となる。
【００１８】更に言えば、本発明が対象とする電動自転
車としては、乗員の踏力を後輪駆動力に変換するための
ペダルと、上記チェーンと噛み合うペダル軸スプロケッ
トと、上記ペダルの回転軸と上記ペダル軸スプロケット
との間に介在させられ、上記ペダルの回転軸から上記ペ
ダル軸スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワン
ウェイクラッチとを具備してなるものを挙げることがで
きる。
車としては、乗員の踏力を後輪駆動力に変換するための
ペダルと、上記チェーンと噛み合うペダル軸スプロケッ
トと、上記ペダルの回転軸と上記ペダル軸スプロケット
との間に介在させられ、上記ペダルの回転軸から上記ペ
ダル軸スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワン
ウェイクラッチとを具備してなるものを挙げることがで
きる。
【００１９】そして、こうした電動自転車を対象とする
場合には、上記電気モータを、この電気モータから上記
ペダル軸スプロケットへのみ駆動力を伝達する第３のワ
ンウェイクラッチと、運動エネルギー回生時にのみ、上
記ペダル軸スプロケットから上記電気モータへ駆動力を
伝達する駆動力断続用クラッチとを介して、上記ペダル
軸スプロケットに接続することができる。
場合には、上記電気モータを、この電気モータから上記
ペダル軸スプロケットへのみ駆動力を伝達する第３のワ
ンウェイクラッチと、運動エネルギー回生時にのみ、上
記ペダル軸スプロケットから上記電気モータへ駆動力を
伝達する駆動力断続用クラッチとを介して、上記ペダル
軸スプロケットに接続することができる。
【００２０】ひるがえって、上記の課題は、電気モータ
を備え、前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前
記チェーンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記
後軸スプロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転
させるよう構成された電動自転車における、前記電気モ
ータを使用した運動エネルギー回生装置であって、前記
後輪ハブの外周に固定され、かつ、前記後輪ハブと共に
回転する第１のギアと、前記第１のギアと噛み合い、前
記第１のギアの回転によって回転させられる第２のギア
と、前記第２のギアの回転によって回転させられ、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回
転が、前記第１のギア、前記第２のギア、そして前記ア
イドラスプロケットを介して、前記チェーンを循環動さ
せ、前記チェーンと連動する前記電気モータが、運動エ
ネルギーを回生するよう構成されてなることを特徴とす
る電動自転車用の運動エネルギー回生装置によっても解
決される。
を備え、前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前
記チェーンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記
後軸スプロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転
させるよう構成された電動自転車における、前記電気モ
ータを使用した運動エネルギー回生装置であって、前記
後輪ハブの外周に固定され、かつ、前記後輪ハブと共に
回転する第１のギアと、前記第１のギアと噛み合い、前
記第１のギアの回転によって回転させられる第２のギア
と、前記第２のギアの回転によって回転させられ、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回
転が、前記第１のギア、前記第２のギア、そして前記ア
イドラスプロケットを介して、前記チェーンを循環動さ
せ、前記チェーンと連動する前記電気モータが、運動エ
ネルギーを回生するよう構成されてなることを特徴とす
る電動自転車用の運動エネルギー回生装置によっても解
決される。
【００２１】また、上記の課題は、電気モータを備え、
前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前記チェー
ンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記後軸スプ
ロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転させるよ
う構成された電動自転車における、前記電気モータを使
用した運動エネルギー回生装置であって、前記後輪ハブ
の外周に固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回転する
第１のギアと、前記第１のギアと噛み合い、前記第１の
ギアの回転によって回転させられる第２のギアと、前記
第２のギアの回転によって回転させられ、かつ、前記チ
ェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを具備し、運
動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回転が、前記
第１のギア、前記第２のギア、そして前記アイドラスプ
ロケットを介して、前記チェーンを循環動させ、前記チ
ェーンと連動する前記電気モータが、運動エネルギーを
回生するよう構成されてなり、更に、前記電動自転車
は、乗員の踏力を後輪駆動力に変換するためのペダル
と、前記チェーンと噛み合うペダル軸スプロケットと、
前記ペダルの回転軸と前記ペダル軸スプロケットとの間
に介在させられ、前記ペダルの回転軸から前記ペダル軸
スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワンウェイ
クラッチとを具備してなるものであることを特徴とする
電動自転車用の運動エネルギー回生装置によって解決さ
れる。
前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前記チェー
ンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記後軸スプ
ロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転させるよ
う構成された電動自転車における、前記電気モータを使
用した運動エネルギー回生装置であって、前記後輪ハブ
の外周に固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回転する
第１のギアと、前記第１のギアと噛み合い、前記第１の
ギアの回転によって回転させられる第２のギアと、前記
第２のギアの回転によって回転させられ、かつ、前記チ
ェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを具備し、運
動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回転が、前記
第１のギア、前記第２のギア、そして前記アイドラスプ
ロケットを介して、前記チェーンを循環動させ、前記チ
ェーンと連動する前記電気モータが、運動エネルギーを
回生するよう構成されてなり、更に、前記電動自転車
は、乗員の踏力を後輪駆動力に変換するためのペダル
と、前記チェーンと噛み合うペダル軸スプロケットと、
前記ペダルの回転軸と前記ペダル軸スプロケットとの間
に介在させられ、前記ペダルの回転軸から前記ペダル軸
スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワンウェイ
クラッチとを具備してなるものであることを特徴とする
電動自転車用の運動エネルギー回生装置によって解決さ
れる。
【００２２】そして更に、上記の課題は、電気モータを
備え、前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前記
チェーンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記後
軸スプロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転さ
せるよう構成された電動自転車における、前記電気モー
タを使用した運動エネルギー回生装置であって、前記後
輪ハブの外周に固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回
転する第１のギアと、前記第１のギアと噛み合い、前記
第１のギアの回転によって回転させられる第２のギア
と、前記第２のギアの回転によって回転させられ、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回
転が、前記第１のギア、前記第２のギア、そして前記ア
イドラスプロケットを介して、前記チェーンを循環動さ
せ、前記チェーンと連動する前記電気モータが、運動エ
ネルギーを回生するよう構成されてなり、更に、前記電
動自転車は、乗員の踏力を後輪駆動力に変換するための
ペダルと、前記チェーンと噛み合うペダル軸スプロケッ
トと、前記ペダルの回転軸と前記ペダル軸スプロケット
との間に介在させられ、前記ペダルの回転軸から前記ペ
ダル軸スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワン
ウェイクラッチとを具備してなるものであって、かつ、
前記電気モータは、この電気モータから前記ペダル軸ス
プロケットへのみ駆動力を伝達する第３のワンウェイク
ラッチと、運動エネルギー回生時にのみ、前記ペダル軸
スプロケットから前記電気モータへ駆動力を伝達する駆
動力断続用クラッチとを介して、前記ペダル軸スプロケ
ットに接続されてなることを特徴とする電動自転車用の
運動エネルギー回生装置によって解決される。
備え、前記電気モータの駆動力が、チェーンおよび前記
チェーンと噛み合う後軸スプロケットを介して、前記後
軸スプロケットと同軸上に設けられた後輪ハブを回転さ
せるよう構成された電動自転車における、前記電気モー
タを使用した運動エネルギー回生装置であって、前記後
輪ハブの外周に固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回
転する第１のギアと、前記第１のギアと噛み合い、前記
第１のギアの回転によって回転させられる第２のギア
と、前記第２のギアの回転によって回転させられ、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回
転が、前記第１のギア、前記第２のギア、そして前記ア
イドラスプロケットを介して、前記チェーンを循環動さ
せ、前記チェーンと連動する前記電気モータが、運動エ
ネルギーを回生するよう構成されてなり、更に、前記電
動自転車は、乗員の踏力を後輪駆動力に変換するための
ペダルと、前記チェーンと噛み合うペダル軸スプロケッ
トと、前記ペダルの回転軸と前記ペダル軸スプロケット
との間に介在させられ、前記ペダルの回転軸から前記ペ
ダル軸スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワン
ウェイクラッチとを具備してなるものであって、かつ、
前記電気モータは、この電気モータから前記ペダル軸ス
プロケットへのみ駆動力を伝達する第３のワンウェイク
ラッチと、運動エネルギー回生時にのみ、前記ペダル軸
スプロケットから前記電気モータへ駆動力を伝達する駆
動力断続用クラッチとを介して、前記ペダル軸スプロケ
ットに接続されてなることを特徴とする電動自転車用の
運動エネルギー回生装置によって解決される。
【００２３】さて、上述したように本発明では、電動自
転車用の運動エネルギー回生装置を以下の特徴的な構成
要件ａ〜ｃを具備してなる構造とした。
転車用の運動エネルギー回生装置を以下の特徴的な構成
要件ａ〜ｃを具備してなる構造とした。
【００２４】ａ：後輪ハブに固定され、かつ、この後輪
ハブと共に回転する第１の駆動力伝達要素 ｂ：第１の駆動力伝達要素の回転によって駆動される第
２の駆動力伝達要素 ｃ：第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動され、か
つ、チェーンと噛み合うアイドラスプロケット
ハブと共に回転する第１の駆動力伝達要素 ｂ：第１の駆動力伝達要素の回転によって駆動される第
２の駆動力伝達要素 ｃ：第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動され、か
つ、チェーンと噛み合うアイドラスプロケット
【００２５】よって運動エネルギー回生時には、後輪ハ
ブの回転が、第１の駆動力伝達要素、第２の駆動力伝達
要素、そしてアイドラスプロケットを経て、チェーンを
循環動させる。この結果、チェーンと連動する電気モー
タが発電機として機能し、運動エネルギーを回生するよ
うになる。すなわち本発明に係る運動エネルギー回生装
置では、チェーンによって電気モータを逆駆動すること
が可能となっている。特に、後輪ハブとして既存の自転
車後輪用のものをそのまま使用して、電気モータを逆駆
動することが可能である。
ブの回転が、第１の駆動力伝達要素、第２の駆動力伝達
要素、そしてアイドラスプロケットを経て、チェーンを
循環動させる。この結果、チェーンと連動する電気モー
タが発電機として機能し、運動エネルギーを回生するよ
うになる。すなわち本発明に係る運動エネルギー回生装
置では、チェーンによって電気モータを逆駆動すること
が可能となっている。特に、後輪ハブとして既存の自転
車後輪用のものをそのまま使用して、電気モータを逆駆
動することが可能である。
【００２６】このように本発明に係る運動エネルギー回
生装置では、後輪駆動用の電気モータを発電機として利
用できる。しかも既存の自転車後輪用のハブを、そのま
ま利用することができる。つまり後輪ハブとして特殊な
ものを開発することなく、既存の安価なものを用いて、
運動エネルギーの回生が可能となる。そして、この結
果、運動エネルギー回生装置のコスト低減が図れる。
生装置では、後輪駆動用の電気モータを発電機として利
用できる。しかも既存の自転車後輪用のハブを、そのま
ま利用することができる。つまり後輪ハブとして特殊な
ものを開発することなく、既存の安価なものを用いて、
運動エネルギーの回生が可能となる。そして、この結
果、運動エネルギー回生装置のコスト低減が図れる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を用いて、本発
明の実施形態を更に詳しく説明する。なお、図１は本実
施形態に係る電動自転車用の運動エネルギー回生装置の
概略構造図、図２は各スプロケットの位置関係を示す側
面図、図３は通常走行時の駆動力伝達経路を示す概略
図、図４は運動エネルギー回生時の逆駆動力伝達経路を
示す概略図である。
明の実施形態を更に詳しく説明する。なお、図１は本実
施形態に係る電動自転車用の運動エネルギー回生装置の
概略構造図、図２は各スプロケットの位置関係を示す側
面図、図３は通常走行時の駆動力伝達経路を示す概略
図、図４は運動エネルギー回生時の逆駆動力伝達経路を
示す概略図である。
【００２８】以下で説明する運動エネルギー回生装置
は、正確には電動アシスト自転車用のものである。つま
り、乗員の踏力を主要な動力源とする自転車に、本発明
の技術を適用した場合の実施形態である。しかし、言う
までもなく、電気モータを動力源とする完全な電動自転
車についても、これと同様に本発明の技術を適用でき
る。
は、正確には電動アシスト自転車用のものである。つま
り、乗員の踏力を主要な動力源とする自転車に、本発明
の技術を適用した場合の実施形態である。しかし、言う
までもなく、電気モータを動力源とする完全な電動自転
車についても、これと同様に本発明の技術を適用でき
る。
【００２９】次に、図１および図２を用いて、本実施形
態に係る運動エネルギー回生装置（以下、本回生装置と
言う）の構造について説明する。
態に係る運動エネルギー回生装置（以下、本回生装置と
言う）の構造について説明する。
【００３０】まず本回生装置は、上述したように、電動
自転車における、電気モータ（動力源）を回生発電機と
して使用したものである。
自転車における、電気モータ（動力源）を回生発電機と
して使用したものである。
【００３１】すなわち、図１において、１は電気モータ
である。本実施形態が対象とする電動自転車は、この電
気モータ１を動力源とするものである。そして、この電
気モータ１の駆動力は、チェーン２およびこのチェーン
２と噛み合う後軸スプロケット３を介して、後輪ハブ４
を回転させる。なお、この後輪ハブ４は、後軸スプロケ
ット３と同軸上に存在する。そして、後輪ハブ４は、言
うまでもなく既存品である。つまり後輪ハブ４は、後軸
スプロケット３から後輪５へは駆動力を伝達するが、そ
の逆方向には駆動力を伝達しない。
である。本実施形態が対象とする電動自転車は、この電
気モータ１を動力源とするものである。そして、この電
気モータ１の駆動力は、チェーン２およびこのチェーン
２と噛み合う後軸スプロケット３を介して、後輪ハブ４
を回転させる。なお、この後輪ハブ４は、後軸スプロケ
ット３と同軸上に存在する。そして、後輪ハブ４は、言
うまでもなく既存品である。つまり後輪ハブ４は、後軸
スプロケット３から後輪５へは駆動力を伝達するが、そ
の逆方向には駆動力を伝達しない。
【００３２】さて本回生装置は、第１の駆動力伝達要素
６、第２の駆動力伝達要素７、そしてアイドラスプロケ
ット８を主要な構成要素とする。
６、第２の駆動力伝達要素７、そしてアイドラスプロケ
ット８を主要な構成要素とする。
【００３３】このうち第１の駆動力伝達要素６は、後輪
ハブ４の外周に固定されたリング状のギアである。した
がって第１の駆動力伝達要素６は、後輪ハブ４と共に回
転する。一方、第２の駆動力伝達要素７は、図示してい
ない電動自転車のフレームに支持されている。この第２
の駆動力伝達要素７もギアであり、上記第１の駆動力伝
達要素６と噛み合っている。よって第２の駆動力伝達要
素７は、第１の駆動力伝達要素６の回転によって回転さ
せられる。更にアイドラスプロケット８は、上記第２の
駆動力伝達要素７と同軸上に存在する。そして、チェー
ン２と噛み合っている。
ハブ４の外周に固定されたリング状のギアである。した
がって第１の駆動力伝達要素６は、後輪ハブ４と共に回
転する。一方、第２の駆動力伝達要素７は、図示してい
ない電動自転車のフレームに支持されている。この第２
の駆動力伝達要素７もギアであり、上記第１の駆動力伝
達要素６と噛み合っている。よって第２の駆動力伝達要
素７は、第１の駆動力伝達要素６の回転によって回転さ
せられる。更にアイドラスプロケット８は、上記第２の
駆動力伝達要素７と同軸上に存在する。そして、チェー
ン２と噛み合っている。
【００３４】なお、アイドラスプロケット８と第２の駆
動力伝達要素７との間には、第１のワンウェイクラッチ
９ａが設けられている。このため、アイドラスプロケッ
ト８は、第２の駆動力伝達要素７からチェーン２へのみ
駆動力を伝達し、その逆方向には駆動力を伝達しない。
つまり、チェーン２によって第２の駆動力伝達要素７が
回転させられることはない。そして後に詳述するが、運
動エネルギー回生時には、後輪ハブ４の回転が、第１の
駆動力伝達要素６、第２の駆動力伝達要素７、アイドラ
スプロケット８を介して、チェーン２を強制的に循環動
させる。この結果、チェーン２と連動する電気モータ１
が発電機として機能し、運動エネルギーを回生するよう
になっている。
動力伝達要素７との間には、第１のワンウェイクラッチ
９ａが設けられている。このため、アイドラスプロケッ
ト８は、第２の駆動力伝達要素７からチェーン２へのみ
駆動力を伝達し、その逆方向には駆動力を伝達しない。
つまり、チェーン２によって第２の駆動力伝達要素７が
回転させられることはない。そして後に詳述するが、運
動エネルギー回生時には、後輪ハブ４の回転が、第１の
駆動力伝達要素６、第２の駆動力伝達要素７、アイドラ
スプロケット８を介して、チェーン２を強制的に循環動
させる。この結果、チェーン２と連動する電気モータ１
が発電機として機能し、運動エネルギーを回生するよう
になっている。
【００３５】また本実施形態では、アイドラスプロケッ
ト８と第１のワンウェイクラッチ９ａとの間に、後退用
クラッチ９ｂを介在させている。つまり、第１のワンウ
ェイクラッチ９ａに後退用クラッチ９ｂを直列に接続し
ている。そして後退時には、この後退用クラッチ９ｂを
駆動力が伝達されない状態（解除状態）とすることで、
アイドラスプロケット８が自由に回転できるよう構成し
ている。
ト８と第１のワンウェイクラッチ９ａとの間に、後退用
クラッチ９ｂを介在させている。つまり、第１のワンウ
ェイクラッチ９ａに後退用クラッチ９ｂを直列に接続し
ている。そして後退時には、この後退用クラッチ９ｂを
駆動力が伝達されない状態（解除状態）とすることで、
アイドラスプロケット８が自由に回転できるよう構成し
ている。
【００３６】なお、この後退用クラッチ９ｂの解除機構
は機械式のものである。すなわち、自転車のハンドル
（図示せず）等に、このクラッチ解除機構を操作するレ
バー（図示せず）を設け、これを操作することで、後退
用クラッチ９ｂを解除できるようにしている。ところ
で、こうした機械式のクラッチ解除機構では、ケーブル
やリンクを介して、後退用クラッチ９ｂが人力で操作さ
れることになる。しかし、これに替えて、電気的に後退
用クラッチ９ｂを操作できるよう構成してもよい。具体
的には、後退用クラッチ９ｂとして電磁クラッチを採用
する方法が挙げられる。更に言えば、後退用クラッチ９
ｂは、第１のワンウェイクラッチ９ａと第２の駆動力伝
達要素７との間に介在させられていてもよい。
は機械式のものである。すなわち、自転車のハンドル
（図示せず）等に、このクラッチ解除機構を操作するレ
バー（図示せず）を設け、これを操作することで、後退
用クラッチ９ｂを解除できるようにしている。ところ
で、こうした機械式のクラッチ解除機構では、ケーブル
やリンクを介して、後退用クラッチ９ｂが人力で操作さ
れることになる。しかし、これに替えて、電気的に後退
用クラッチ９ｂを操作できるよう構成してもよい。具体
的には、後退用クラッチ９ｂとして電磁クラッチを採用
する方法が挙げられる。更に言えば、後退用クラッチ９
ｂは、第１のワンウェイクラッチ９ａと第２の駆動力伝
達要素７との間に介在させられていてもよい。
【００３７】なお、上述したように、第１の駆動力伝達
要素６および第２の駆動力伝達要素７は互いに噛み合う
ギアである。しかし、このギア対に替えて、エンドレス
ベルトによって連結されたプーリー対を用いてもよい。
要素６および第２の駆動力伝達要素７は互いに噛み合う
ギアである。しかし、このギア対に替えて、エンドレス
ベルトによって連結されたプーリー対を用いてもよい。
【００３８】また、上記アイドラスプロケット８は、図
示していない付勢手段によって、電動自転車のフレーム
に支持されている。つまりアイドラスプロケット８は、
チェーン２に圧接させられている。言い換えればアイド
ラスプロケット８は、チェーン２のテンショナーとして
も機能する。
示していない付勢手段によって、電動自転車のフレーム
に支持されている。つまりアイドラスプロケット８は、
チェーン２に圧接させられている。言い換えればアイド
ラスプロケット８は、チェーン２のテンショナーとして
も機能する。
【００３９】更に言えば、上記アイドラスプロケット８
は、図２から判るように、チェーン２の下側部分に下方
から接するよう設けられている。しかし、アイドラスプ
ロケット８は、チェーン２の上側部分に上方から接する
よう設けられていてもよい。
は、図２から判るように、チェーン２の下側部分に下方
から接するよう設けられている。しかし、アイドラスプ
ロケット８は、チェーン２の上側部分に上方から接する
よう設けられていてもよい。
【００４０】ちなみに、第１の駆動力伝達要素６および
第２の駆動力伝達要素７が、エンドレスベルトによって
連結されたプーリーである場合、この位置関係が逆にな
る。すなわち、この場合、アイドラスプロケット８は、
チェーン２の下側部分に上方から接するよう、あるいは
チェーン２の上側部分に下方から接するよう設けられ
る。これは、第１の駆動力伝達要素６および第２の駆動
力伝達要素７が、同方向に回転するためである。
第２の駆動力伝達要素７が、エンドレスベルトによって
連結されたプーリーである場合、この位置関係が逆にな
る。すなわち、この場合、アイドラスプロケット８は、
チェーン２の下側部分に上方から接するよう、あるいは
チェーン２の上側部分に下方から接するよう設けられ
る。これは、第１の駆動力伝達要素６および第２の駆動
力伝達要素７が、同方向に回転するためである。
【００４１】これに加えて本実施形態では、通常走行
時、アイドラスプロケット８が第２の駆動力伝達要素７
よりも高速で回転するよう構成している。すなわち、チ
ェーン２の循環動によって強制回転させられるアイドラ
スプロケット８の回転速度が、第１の駆動力伝達要素６
の回転によって回転させられる第２の駆動力伝達要素７
の回転速度以上となるよう構成している。具体的には、
第１の駆動力伝達要素６と第２の駆動力伝達要素７との
間の減速比、後軸スプロケット３やアイドラスプロケッ
ト８の歯数を選定することにより、こうした構造を実現
している。なお、後輪ハブ４が変速機を内蔵する場合に
は、最も高い変速比を選択しても、アイドラスプロケッ
ト８が第２の駆動力伝達要素７よりも高速で回転（アイ
ドリング）するよう設計される。
時、アイドラスプロケット８が第２の駆動力伝達要素７
よりも高速で回転するよう構成している。すなわち、チ
ェーン２の循環動によって強制回転させられるアイドラ
スプロケット８の回転速度が、第１の駆動力伝達要素６
の回転によって回転させられる第２の駆動力伝達要素７
の回転速度以上となるよう構成している。具体的には、
第１の駆動力伝達要素６と第２の駆動力伝達要素７との
間の減速比、後軸スプロケット３やアイドラスプロケッ
ト８の歯数を選定することにより、こうした構造を実現
している。なお、後輪ハブ４が変速機を内蔵する場合に
は、最も高い変速比を選択しても、アイドラスプロケッ
ト８が第２の駆動力伝達要素７よりも高速で回転（アイ
ドリング）するよう設計される。
【００４２】次に、本回生装置が設けられる電動自転車
（以下、本電動自転車と言う）の構造について、特に回
生装置と関連がある部分を中心に説明する。
（以下、本電動自転車と言う）の構造について、特に回
生装置と関連がある部分を中心に説明する。
【００４３】本電動自転車は、まず、乗員の踏力を後輪
駆動力に変換するためのペダル１０を備える。但し、完
全な電動自転車とする場合、このペダル１０は設けられ
ないこともある。また本電動自転車は、上記チェーン２
と噛み合うペダル軸スプロケット１１を有する。そし
て、ペダル１０の回転軸１０ａとペダル軸スプロケット
１１との間には、第２のワンウェイクラッチ１２が介在
させられている。したがってペダル１０に加えた踏力
は、ペダル軸スプロケット１１に伝達されるが、その逆
方向に駆動力は伝達されない。
駆動力に変換するためのペダル１０を備える。但し、完
全な電動自転車とする場合、このペダル１０は設けられ
ないこともある。また本電動自転車は、上記チェーン２
と噛み合うペダル軸スプロケット１１を有する。そし
て、ペダル１０の回転軸１０ａとペダル軸スプロケット
１１との間には、第２のワンウェイクラッチ１２が介在
させられている。したがってペダル１０に加えた踏力
は、ペダル軸スプロケット１１に伝達されるが、その逆
方向に駆動力は伝達されない。
【００４４】更に本電動自転車において、電気モータ１
は、二つの減速機を介して、上記ペダル軸スプロケット
１１に接続されている。この二つの減速機のうちの一方
は、電気モータ１の出力軸に固定されたピニオン１３
と、これと噛み合うギア１４とからなる。もう一つの減
速機は、駆動力の直交変換機能をも有するものである。
すなわち同減速機は、ギア１４と同軸上に存在するギア
１５と、これと噛み合うリング状のギア１６とからな
る。
は、二つの減速機を介して、上記ペダル軸スプロケット
１１に接続されている。この二つの減速機のうちの一方
は、電気モータ１の出力軸に固定されたピニオン１３
と、これと噛み合うギア１４とからなる。もう一つの減
速機は、駆動力の直交変換機能をも有するものである。
すなわち同減速機は、ギア１４と同軸上に存在するギア
１５と、これと噛み合うリング状のギア１６とからな
る。
【００４５】但し、このギア１６は、上記ペダル軸スプ
ロケット１１と一体になっている。更にギア１４とギア
１５との間には、２種類のクラッチが介在させられてい
る。その一つは、常時、ギア１４とギア１５とをつなぐ
第３のワンウェイクラッチ１７である。また、もう一つ
は、必要に応じてギア１４とギア１５とを接続する駆動
力断続用クラッチ（電磁クラッチ）１８である。但し、
実際には、第３のワンウェイクラッチ１７が、駆動力断
続用クラッチ１８内に収まった構造となっている。そし
て第３のワンウェイクラッチ１７は、ギア１４からギア
１５へのみ駆動力を伝達する。すなわち、電気モータ１
からペダル軸スプロケット１１へのみ駆動力を伝達す
る。
ロケット１１と一体になっている。更にギア１４とギア
１５との間には、２種類のクラッチが介在させられてい
る。その一つは、常時、ギア１４とギア１５とをつなぐ
第３のワンウェイクラッチ１７である。また、もう一つ
は、必要に応じてギア１４とギア１５とを接続する駆動
力断続用クラッチ（電磁クラッチ）１８である。但し、
実際には、第３のワンウェイクラッチ１７が、駆動力断
続用クラッチ１８内に収まった構造となっている。そし
て第３のワンウェイクラッチ１７は、ギア１４からギア
１５へのみ駆動力を伝達する。すなわち、電気モータ１
からペダル軸スプロケット１１へのみ駆動力を伝達す
る。
【００４６】他方、駆動力断続用クラッチ１８は、運動
エネルギー回生時にのみ機能（接合）し、ギア１４とギ
ア１５とを接続する。この結果、ペダル軸スプロケット
１１から電気モータ１へ駆動力を伝達することが可能と
なる。要するに、電気モータ１は、第３のワンウェイク
ラッチ１７と駆動力断続用クラッチ１８とを介して、ペ
ダル軸スプロケット１１に接続されている。
エネルギー回生時にのみ機能（接合）し、ギア１４とギ
ア１５とを接続する。この結果、ペダル軸スプロケット
１１から電気モータ１へ駆動力を伝達することが可能と
なる。要するに、電気モータ１は、第３のワンウェイク
ラッチ１７と駆動力断続用クラッチ１８とを介して、ペ
ダル軸スプロケット１１に接続されている。
【００４７】なお、本電動自転車は、上記構成要素以外
にも次のようなものを備える。すなわち、電気モータ１
は制御ユニット１９に接続されており、更に、この制御
ユニット１９にはバッテリー２０が接続されている。ま
た制御ユニット１９は、上記駆動力断続用クラッチ１８
に接続されており、この駆動力断続用クラッチ１８を制
御する役割を果たす。更に制御ユニット１９は、ペダル
１０の回転軸１０ａの周囲に設けたトルクセンサ２１に
も接続されている。これは、ペダル１０の回転軸１０ａ
に作用するトルクを検出するためである。
にも次のようなものを備える。すなわち、電気モータ１
は制御ユニット１９に接続されており、更に、この制御
ユニット１９にはバッテリー２０が接続されている。ま
た制御ユニット１９は、上記駆動力断続用クラッチ１８
に接続されており、この駆動力断続用クラッチ１８を制
御する役割を果たす。更に制御ユニット１９は、ペダル
１０の回転軸１０ａの周囲に設けたトルクセンサ２１に
も接続されている。これは、ペダル１０の回転軸１０ａ
に作用するトルクを検出するためである。
【００４８】さて、上記構成の本回生装置を備える電動
自転車は、次のように機能する。
自転車は、次のように機能する。
【００４９】まず平地走行時であるが、ペダル１０に入
力された乗員の踏力は、チェーン２を介して、ペダル軸
スプロケット１１から後軸スプロケット３へと伝達され
る。この時、電動自転車は、この駆動力によって推進さ
せられる（図３参照）。
力された乗員の踏力は、チェーン２を介して、ペダル軸
スプロケット１１から後軸スプロケット３へと伝達され
る。この時、電動自転車は、この駆動力によって推進さ
せられる（図３参照）。
【００５０】次に、上り坂にさしかかって大きな踏力が
必要になった場合、それがトルクセンサ２１によって検
出される。すると、制御ユニット１９は電気モータ１を
作動させる。そしてこの電気モータ１の駆動力が、ペダ
ル軸スプロケット１１に、乗員の踏力と共に入力され
る。この結果、電動自転車は、電気モータ１によって推
進をアシストされることになる。なお、この際には、言
うまでもなく、バッテリー２０に蓄えられた電気エネル
ギーが消費される。
必要になった場合、それがトルクセンサ２１によって検
出される。すると、制御ユニット１９は電気モータ１を
作動させる。そしてこの電気モータ１の駆動力が、ペダ
ル軸スプロケット１１に、乗員の踏力と共に入力され
る。この結果、電動自転車は、電気モータ１によって推
進をアシストされることになる。なお、この際には、言
うまでもなく、バッテリー２０に蓄えられた電気エネル
ギーが消費される。
【００５１】更に言えば、上り坂以外でも、速度を増大
させようとする場合などには、ペダル１０に加えられる
踏力が増大する。ここで、上記トルクセンサ２１は、常
時、踏力の変化を検出している。このため、踏力が増加
した場合、それに見合った駆動力が、直ちに電気モータ
１から供給される。但し、電気モータ１の駆動力が随時
要求されるような状況下では、駆動力断続用クラッチ１
８は離断した状態となっている。このため、電気モータ
１の引きずり抵抗などに起因した走行障害は起きない。
させようとする場合などには、ペダル１０に加えられる
踏力が増大する。ここで、上記トルクセンサ２１は、常
時、踏力の変化を検出している。このため、踏力が増加
した場合、それに見合った駆動力が、直ちに電気モータ
１から供給される。但し、電気モータ１の駆動力が随時
要求されるような状況下では、駆動力断続用クラッチ１
８は離断した状態となっている。このため、電気モータ
１の引きずり抵抗などに起因した走行障害は起きない。
【００５２】次に、運動エネルギー回生時、本回生装置
は次のように機能する。なお、運動エネルギー回生モー
ドへの移行には、何らかのきっかけが必要となる。具体
的には、ブレーキシステム使用の検出（ブレーキシステ
ムとの連動）、下り坂走行に入ったことの検出、惰性走
行の検出などがトリガーとなる。
は次のように機能する。なお、運動エネルギー回生モー
ドへの移行には、何らかのきっかけが必要となる。具体
的には、ブレーキシステム使用の検出（ブレーキシステ
ムとの連動）、下り坂走行に入ったことの検出、惰性走
行の検出などがトリガーとなる。
【００５３】さて、運動エネルギー回生モード（以下、
単に回生モードと言う）に入ったならば、まず、駆動力
断続用クラッチ１８が接続状態となる。そして、先に説
明した駆動力供給時の経路とは異なり、後輪５からの逆
駆動力は、第１の駆動力伝達要素６、第２の駆動力伝達
要素７、アイドラスプロケット８を経て、チェーン２に
伝達される（図４参照）。この逆駆動力は、更に、ペダ
ル軸スプロケット１１やそれ以降のギア群、および接続
状態の駆動力断続用クラッチ１８を介して、最終的に電
気モータ１に伝達される。この結果、電気モータ１は発
電機として機能し、運動エネルギーを回生することにな
る。そして、これによって生じた電気エネルギーはバッ
テリー２０に蓄えられる。
単に回生モードと言う）に入ったならば、まず、駆動力
断続用クラッチ１８が接続状態となる。そして、先に説
明した駆動力供給時の経路とは異なり、後輪５からの逆
駆動力は、第１の駆動力伝達要素６、第２の駆動力伝達
要素７、アイドラスプロケット８を経て、チェーン２に
伝達される（図４参照）。この逆駆動力は、更に、ペダ
ル軸スプロケット１１やそれ以降のギア群、および接続
状態の駆動力断続用クラッチ１８を介して、最終的に電
気モータ１に伝達される。この結果、電気モータ１は発
電機として機能し、運動エネルギーを回生することにな
る。そして、これによって生じた電気エネルギーはバッ
テリー２０に蓄えられる。
【００５４】なお、既に説明したように本実施形態で
は、通常走行時、チェーン２の循環動によって回転させ
られるアイドラスプロケット８の回転速度が、第１の駆
動力伝達要素６の回転によって回転させられる第２の駆
動力伝達要素７の回転速度以上となるよう構成してい
る。よって、アイドラスプロケット８の回転速度と、第
２の駆動力伝達要素７の回転速度とが等しくなる運動エ
ネルギー回生時においてはアイドラスプロケット８の回
転により、チェーン２介して強制回転させられる後軸ス
プロケット３の回転速度が、後輪ハブ１４の回転速度を
越えることはない。したがって、後輪ハブ１４が有する
フリーホイール機能との間に、動作の不整合は生じな
い。
は、通常走行時、チェーン２の循環動によって回転させ
られるアイドラスプロケット８の回転速度が、第１の駆
動力伝達要素６の回転によって回転させられる第２の駆
動力伝達要素７の回転速度以上となるよう構成してい
る。よって、アイドラスプロケット８の回転速度と、第
２の駆動力伝達要素７の回転速度とが等しくなる運動エ
ネルギー回生時においてはアイドラスプロケット８の回
転により、チェーン２介して強制回転させられる後軸ス
プロケット３の回転速度が、後輪ハブ１４の回転速度を
越えることはない。したがって、後輪ハブ１４が有する
フリーホイール機能との間に、動作の不整合は生じな
い。
【００５５】さて、本発明に係る運動エネルギー回生装
置では、運動エネルギーの回生時、後輪ハブ４の回転
が、第１の駆動力伝達要素６、第２の駆動力伝達要素
７、そしてアイドラスプロケット８を経て、チェーン２
を強制的に循環動させる。このため、チェーン２と連動
する電気モータ１が発電機として機能し、運動エネルギ
ーを回生する。つまり本運動エネルギー回生装置では、
チェーン２によって電気モータ１を逆駆動することが可
能である。特に、後輪ハブ４として既存の自転車後輪用
のものをそのまま使用して、電気モータ１を逆駆動する
ことが可能である。
置では、運動エネルギーの回生時、後輪ハブ４の回転
が、第１の駆動力伝達要素６、第２の駆動力伝達要素
７、そしてアイドラスプロケット８を経て、チェーン２
を強制的に循環動させる。このため、チェーン２と連動
する電気モータ１が発電機として機能し、運動エネルギ
ーを回生する。つまり本運動エネルギー回生装置では、
チェーン２によって電気モータ１を逆駆動することが可
能である。特に、後輪ハブ４として既存の自転車後輪用
のものをそのまま使用して、電気モータ１を逆駆動する
ことが可能である。
【００５６】このように本運動エネルギー回生装置で
は、後輪駆動用の電気モータ１を回生発電機として利用
できる。しかも、既存の自転車後輪用のハブを、そのま
ま利用することができる。言い換えれば、後輪ハブ４と
して特殊なものを開発することなく、既存の安価なもの
を用いて、運動エネルギーの回生が可能となる。そして
この結果、運動エネルギー回生装置、さらには電動自転
車自体のコスト低減が図れる。
は、後輪駆動用の電気モータ１を回生発電機として利用
できる。しかも、既存の自転車後輪用のハブを、そのま
ま利用することができる。言い換えれば、後輪ハブ４と
して特殊なものを開発することなく、既存の安価なもの
を用いて、運動エネルギーの回生が可能となる。そして
この結果、運動エネルギー回生装置、さらには電動自転
車自体のコスト低減が図れる。
【００５７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
わけではない。その技術思想の範囲内であれば、上記実
施形態に適当な変更を加えて、いかようにも実施可能で
ある。
わけではない。その技術思想の範囲内であれば、上記実
施形態に適当な変更を加えて、いかようにも実施可能で
ある。
【００５８】
【発明の効果】本発明に係る電動自転車用の運動エネル
ギー回生装置を用いれば、後輪駆動用の電気モータを発
電機として利用することができる。これに加えて、本発
明に係る電動自転車用の運動エネルギー回生装置を用い
れば、既存の自転車後輪用のハブを、そのまま利用する
ことができる。
ギー回生装置を用いれば、後輪駆動用の電気モータを発
電機として利用することができる。これに加えて、本発
明に係る電動自転車用の運動エネルギー回生装置を用い
れば、既存の自転車後輪用のハブを、そのまま利用する
ことができる。
【図１】本発明の実施形態に係る電動自転車用の運動エ
ネルギー回生装置の概略構造図
ネルギー回生装置の概略構造図
【図２】各スプロケットの位置関係を示す側面図
【図３】通常走行時の駆動力伝達経路を示す概略図
【図４】運動エネルギー回生時の逆駆動力伝達経路を示
す概略図
す概略図
１ 電気モータ ２ チェーン ３ 後軸スプロケット ４ 後輪ハブ ５ 後輪 ６ 第１の駆動力伝達要素 ７ 第２の駆動力伝達要素 ８ アイドラスプロケット ９ａ 第１のワンウェイクラッチ ９ｂ 後退用クラッチ １０ ペダル １０ａ ペダルの回転軸 １１ ペダル軸スプロケット １２ 第２のワンウェイクラッチ １３ ピニオン １４，１５，１６ ギア １７ 第３のワンウェイクラッチ １８ 駆動力断続用クラッチ １９ 制御ユニット ２０ バッテリー ２１ トルクセンサ
Claims (4)
- 【請求項１】 電気モータを備え、前記電気モータの駆
動力が、チェーンおよび前記チェーンと噛み合う後軸ス
プロケットを介して、前記後軸スプロケットと同軸上に
設けられた後輪ハブを回転させるよう構成された電動自
転車における、前記電気モータを使用した運動エネルギ
ー回生装置であって、 前記後輪ハブに固定され、かつ、前記後輪ハブと共に回
転する第１の駆動力伝達要素と、 前記第１の駆動力伝達要素の回転によって駆動される第
２の駆動力伝達要素と、 前記第２の駆動力伝達要素の回転によって駆動され、か
つ、前記チェーンと噛み合うアイドラスプロケットとを
具備し、 運動エネルギー回生時には、前記後輪ハブの回転が、前
記第１の駆動力伝達要素、前記第２の駆動力伝達要素、
そして前記アイドラスプロケットを介して、前記チェー
ンを循環動させ、前記チェーンと連動する前記電気モー
タが、運動エネルギーを回生するよう構成されてなるこ
とを特徴とする電動自転車用の運動エネルギー回生装
置。 - 【請求項２】 第２の駆動力伝達要素とアイドラスプロ
ケットとの間には第１のワンウェイクラッチが介在させ
られてなり、前記第２の駆動力伝達要素から前記アイド
ラスプロケットへは駆動力が伝達されるが、前記アイド
ラスプロケットから前記第２の駆動力伝達要素へは駆動
力が伝達されないよう構成されてなることを特徴とする
請求項１に記載の電動自転車用の運動エネルギー回生装
置。 - 【請求項３】 電動自転車は、 乗員の踏力を後輪駆動力に変換するためのペダルと、 チェーンと噛み合うペダル軸スプロケットと、 前記ペダルの回転軸と前記ペダル軸スプロケットとの間
に介在させられ、前記ペダルの回転軸から前記ペダル軸
スプロケットへのみ駆動力を伝達する第２のワンウェイ
クラッチとを具備してなるものであることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の電動自転車用の運動エ
ネルギー回生装置。 - 【請求項４】 電気モータは、 この電気モータからペダル軸スプロケットへのみ駆動力
を伝達する第３のワンウェイクラッチと、 運動エネルギー回生時にのみ、前記ペダル軸スプロケッ
トから前記電気モータへ駆動力を伝達する駆動力断続用
クラッチとを介して、前記ペダル軸スプロケットに接続
されてなることを特徴とする請求項３に記載の電動自転
車用の運動エネルギー回生装置。
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