JP2011011608A

JP2011011608A - 自転車

Info

Publication number: JP2011011608A
Application number: JP2009156619A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Sato; 英敏佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】子供用座席に着座する子供の体重によらず、安定した操車特性（操作特性）を得ることができる自転車を提供する。
【解決手段】前輪１４を保持するためのヘッドチューブ１０に固着されるダウンチューブ４３および後輪３０を保持するためのチェンスティを有するフレーム固定部と、フレーム固定部に対してシートチューブ回動軸を中心として回動可能とされるシートチューブ４４と、シートチューブ４４を回動させるシートスティ４５と、サドル２５を一端に備え、他端はシートチューブ４４に連結されるシートポスト２４と、シートポストの長さを変化させるシートポスト長可変アクチュエータ５４と、フレーム固定部に固着された座席１５、３１と、重量を検出する重量センサ１７ａ、１７ｂ、３３ａ、３３ｂと、重量に応じて、シートスティ４５とシートポスト長可変アクチュエータ５４とを制御する制御部２３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自転車に関し、特に、積載量に応じて座席位置を変化させることができる自転車に関するものである。

自転車に関して以下のような公知技術が知られている。サドルの位置を低くしてそれと同程度又はそれ以上の高さに駆動軸を設けペダルで足踏駆動するには、サドルの高さ調整だけの座席移動調整ではハンドルやペダルに対する運転者の姿勢調整が十分にできなかった。そこで、自転車等の車体フレームに、前後方向に水平若しくはやや傾斜を有する水平ガイド部を設け、該水平ガイド部に沿って座席シートを前後方向に手動で移動調整可能に設けた移動調整機構の技術が開示されている（特許文献１）。また、図１０に示すように、運転者の体重と運転者が所望するドライビングポジションとを関連付けて着座データとして記憶し、運転席２０１に着座した運転者の体重を検出し、検出した体重の所定範囲（例えば、誤差１０％）にある体重を有する着座データを検出する。そして、その検出した着座データに含まれるドライビングポジションに運転席３０１を自動的に移動させる技術が開示されている（特許文献２）。また、近年は３人乗り自転車の公道での走行が認められる動きがあり、これに鑑み、図１１に示すような、自転車本体にコンパクト車輪を使用し、前輪３０３を左右並列２輪で、後輪３０４を１輪とし、それぞれの上部に子供用座席３０６，３１５を前後に設け、後部座席３１５を前向き、または、後向きに変更可能とする３人乗り３輪自転車の技術が開示されている。

特開平２００４−２７６７５４号公報特開平２００７−１５２９９７号公報実用新案登録第３１４２７３６号公報

通常の自転車（人力駆動のみの自転車）、電動補助自転車（電動アシスト自転車）、電動二輪車（電動自転車）（これら３種類の自転車を自転車と総称する）では、種々の重さの異なる荷物を荷物籠に積載して運搬する場合がある。また、３人乗り自転車では、子供用前座席または子供用後座席のいずれかの一方、若しくは、その両方に着座するなど種々の場合がある。このように積載の条件が大きく変化する場合には、自転車における重心の位置が大きく変化し、自転車を操車する者の高度の操車技術が要求されるのみならず、安全性の面からも問題がある。そこで、このような課題を解決する技術が要望されている。しかしながら、従来の技術では、これらの問題の解決を図ることが困難である。特許文献１に開示された技術は、手動で座席位置を調整するものである。また、特許文献３に開示された技術は、手動で座席の方向を調整するものである。その都度の調整は煩わしく現実的ではない。特許文献２に開示された技術は、運転者の体重等に合わせて座席位置を自動調整するものであり、積載する荷物の重量には依存しない。

本発明はかかる課題を解決し、自転車の荷物籠に積載する荷物の重量、または、子供用座席に着座する子供の体重によらず、安定した操車特性（操作特性）を得ることができる自転車を提供するものである。

本発明の自転車は、前輪を保持するためのヘッドチューブに固着されるダウンチューブおよび後輪を保持するためのチェンスティを有するフレーム固定部と、前記フレーム固定部に対してシートチューブ回動軸を中心として回動可能とされるシートチューブと、前記シートチューブを回動させるシートチューブアクチュエータと、サドルを一端に備え、他端は前記シートチューブに連結されるシートポストと、前記シートポストの長さを変化させるシートポスト長可変アクチュエータと、前記フレーム固定部に固着された積載部と、前記積載部に積載する物の重量を検出する重量センサと、前記重量センサで検出する前記積載物の重量に応じて、前記シートチューブアクチュエータと前記シートポスト長可変アクチュエータとを制御する制御部と、を備える。

本発明の自転車では、フレーム固定部に対してシートチューブ回動軸を中心として回動可能とされるシートチューブと、シートチューブを回動させるシートチューブアクチュエータと、サドルを一端に備え他端は前記シートチューブに連結されるシートポストの長さを変化させるシートポスト長可変アクチュエータと、フレーム固定部に固着された積載部と、積載部に積載する物の重量を検出する重量センサと、積載物の重量に応じて、シートチューブアクチュエータとシートポスト長可変アクチュエータとを制御する制御部と、を備えるので、サドルの位置の移動をさせることができる。

本発明の自転車は、自転車を操車する者のサドル位置が、積載する荷物の重量、または、子供の体重に応じて自動的に変化して、自転車の操車性能を向上させ、安全性を高めることができる。

実施形態の自転車を示す図である。自転車の主要機構部材であるフレームの主要部を示す図である。シートスティの断面を模式的に示す図である。サドル回動軸を中心として回動するサドルの位置変化を示す図である。シートポスト長可変アクチュエータの断面構造を示す図である。各種アクチュエータによって各部材の位置、各部材の相互の位置関係が、どのように変化するかを模式的に示す図である。制御系を示す図である。第１実施例の制御方法を模式的に示す図である。第１実施例の制御をどのようにおこなうかについてのフローチャートである。背景技術を示す図である。背景技術を示す図である。

実施形態の自転車は、前輪を保持するためのヘッドチューブに固着されるダウンチューブおよび後輪を保持するためのチェンスティを有するフレーム固定部と、フレーム固定部に対してシートチューブ回動軸を中心として回動可能とされるシートチューブと、シートチューブを回動させるシートチューブアクチュエータと、サドルを一端に備え、他端はシートチューブに連結されるシートポストと、シートポストの長さを変化させるシートポスト長可変アクチュエータと、フレーム固定部に固着された積載部と、積載部に積載する物の重量を検出する重量センサと、重量センサで検出する積載物の重量に応じて、シートチューブアクチュエータとシートポスト長可変アクチュエータとを制御する制御部と、を備える。

（実施形態の自転車の構造の説明）
図１は、実施形態の自転車を示す図である。図２は、自転車の主要機構部材であるフレームの主要部を示す図である。図１に示す自転車１は、図２に示すフレーム２を主要機構部材として、このフレーム２に各種の部品が組み付けられて構成されている。図１、図２を参照して実施形態の自転車１の構造について説明をする。

実施形態の自転車１は電動アシスト自転車である。電動アシスト自転車は、人力を電動モータで補助して人間の労力軽減を図るものであり、周知の技術であるので電動アシスト部についての説明は省略する。

図２を参照して、まず、フレーム２について簡単に説明する。フレーム２は、自転車の骨格をなす部分であり、フレーム固定部材４１と、フレーム固定部材４１に固着されるチェンスティ４２およびダウンチューブ４３と、フレーム固定部材４１に対して回動可能とされるシートチューブ４４とを有している。フレーム固定部材４１とチェンスティ４２およびダウンチューブ４３とは溶接によって相互に固着しても良い。また、これらの３つを一体成型して、これらの全体をフレーム固定部とするものであっても良い。フレーム固定部は、シートチューブ４４以外の部分を総称するものであり、固定部に含まれる部材は、固定部に含まれる他の部材との位置関係を変化させることがない。フレーム固定部材４１に固着されたダウンチューブ４３はチューブ形状（管形状）とされている。また、チェンスティ４２に固着される部材であるシートスティ左固定部４５３ａおよびシートスティ右固定部４５３ｂとシートチューブ４４との間にはシートスティ４５が配されている。

フレーム固定部にはクランク軸４６が回転可能に取り付けられている。クランク軸４６には、左クランク（図示せず）を介して左側のペダル２０ａ（図１を参照）が取り付けられ、右クランク３２ｂを介してペダル２０ｂ（図１を参照）が取り付けられている。そして、左側のペダル２０ａ、ペダル２０ｂからの駆動力がチェン（図示せず）に伝達されるようになされている。

チェンスティ４２はチェンスティ左部材４２ａとチェンスティ右部材４２ｂとを有しており、チェンスティ左部材４２ａとチェンスティ右部材４２ｂとの間に後輪３０（図１を参照）が回転可能に配される。チェンスティ左部材４２ａには左後輪軸受４７ａが設けられ、チェンスティ右部材４２ｂには右後輪軸受４７ｂが設けられて、左後輪軸受４７ａと右後輪軸受４７ｂとからなる後輪軸受４７によって後輪３０が回転可能に保持される。

実施形態の自転車では、シートチューブ４４がフレーム固定部材４１に対して回動可能とされる特徴を有している。例えば、クランク軸４６の近傍に配されたシートチューブ回動軸４８を中心として、シートチューブ４４がフレーム固定部材４１（または、フレーム固定部）に対して回動可能とされている。シートチューブ４４はチューブ形状とされ、シートポスト２４（図１を参照）を内部に保持する部材とされている。

シートチューブ４４はフレーム固定部材４１に対して、シートチューブ回動軸４８を中心としてチェンスティ４２およびダウンチューブ４３の伸びる前後方向に回動可能に連結されている。シートチューブ４４の回動の方向は図２の角度θを付した矢印で示す方向である。なお、クランク軸４６の近傍とは、クランク軸４６の外周にシートチューブ回動軸４８を設けて、クランク軸４６とシートチューブ回動軸４８との回転中心が同一軸上に存在することを含み、クランク軸４６からシートチューブ回動軸４８までの距離が、例えば２０ｃｍ以内であることをいうものである。クランク軸４６とシートチューブ回動軸４８との回転中心が同一軸上に存在するようになす場合には、固定部に固着されたシートチューブ回動軸４８の内側でクランク軸４６が回転運動をし、シートチューブ回動軸４８の外側でシートチューブ４４が回動することとなる。

シートチューブ４４の回動量は、シートスティ４５の長さに応じたものとなる。つまり、シートチューブ４４とチェンスティ４２とシートスティ４５とシートスティ固定部（シートスティ左固定部４５３ａ、シートスティ右固定部４５３ｂ）とで略３角形の形状が形成され、シートスティ４５の長さを、図２の矢印Ａの方向に変化させることによって、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度θが定められるようになされている。どのようにしてシートスティ４５の長さを変化させるかについては後述する。

シートスティ４５は、シートスティ外筒４５１とシートスティ外筒４５１の内部で長さ方向（チューブの伸びる方向）に可動するシートスティ内筒４５２とを有している。シートスティ内筒４５２はチューブ形状をしており、シートスティ外筒４５１の、少なくともシートスティ内筒４５２と接する部分はチューブ形状とされている。シートスティ外筒４５１とシートスティ内筒４５２とでシートスティ４５を形成している。また、シートスティ外筒４５１のシートスティ内筒４５２と接しない側には、シートスティ外筒４５１を保持するためのシートスティ左固定部４５３ａとシートスティ右固定部４５３ｂと（両方を合わせてシートスティ固定部４５３と称する）が配されている。シートスティ左固定部４５３ａの一端はチェンスティ左部材４２ａに固着され、シートスティ右固定部４５３ｂの一端はチェンスティ右部材４２ｂに固着されている。そして、シートスティ左固定部４５３ａとシートスティ右固定部４５３ｂとの間に後輪３０が回転可能に配される。

シートスティ内筒４５２は、図２の表面から裏面方向に伸びるシートスティ内筒回動軸４９を中心として回動可能とされており、シートスティ内筒回動軸４９の両端はシートチューブ４４に連結されている。一方、シートスティ外筒４５１は、図２の表面から裏面方向に伸びるシートスティ外筒回動軸５０を中心として回動可能とされており、シートスティ外筒回動軸５０の両端はシートスティ左固定部４５３ａの他端とシートスティ右固定部４５３ｂの他端とに各々固着されている。

図１に戻り、自転車１の全体の構造を簡単に説明する。フレーム２には各種部品が取り付けられている。ダウンチューブ４３の先端にはヘッドチューブ１０が溶接等で固着されている。ヘッドチューブ１０はチューブ形状とされ、ヘッドチューブ１０の内部にハンドルポスト１１が挿入されている。ハンドルポスト１１はヘッドチューブ１０の内部で回動する。ハンドルポスト１１の一方の先端にはハンドルレバー１２が連結され、他方の先端には前ホーク１３が連結されて、ハンドルレバー１２によって、前ホーク１３に取り付けた前輪１４の進行方向を操縦できるようにされている。

また、ハンドルポスト１１には前方座席取付板１６が取り付けられている。前位置重量センサ１７ａ、後位置重量センサ１７ｂの２個の重量センサを介して、前方座席取付板１６の上に取り付けられた前方座席１５は、所謂、チャイルドシートである。重量センサ（荷重センサ）は、周知技術である。磁気歪み、電気抵抗,歪み、起電力、バネ変位等を検出する、磁気センサ、感圧センサ、ポテンショメータ等を重量センサとして用いることができる。前方座席１５には、背もたれ１８と足台１９と図示しない安全ベルトが装備されている。

また、図１の裏面側に配置されるチェンスティ左部材４２ａとシートスティ左固定部４５３ａの接合部付近に２本の左側後部座席支持棒３４ａ（図示せず）と左側後部座席支持棒３５ａ（図示せず）とが連結されている。チェンスティ右部材４２ｂとシートスティ右固定部４５３ｂの接合部付近に２本の右側後部座席支持棒３４ｂと右側後部座席支持棒３５ｂとが連結されている。そして、左側後部座席支持棒３４ａ、左側後部座席支持棒３５ａ、右側後部座席支持棒３４ｂ、右側後部座席支持棒３５ｂによって後方座席取付板３７が取り付けられている。

前位置重量センサ３３ａ、後位置重量センサ３３ｂの２個の重量センサを介して、後方座席取付板３７の上に取り付けられた後方座席３１は、幼児が座るためのチャイルドシートである。これらの重量センサ（荷重センサ）は、前位置重量センサ１７ａと後位置重量センサ１７ｂと同様のものである。後方座席３１には、背もたれ３４と足台３６と図示しない安全ベルトが装備されている。

以上の説明において、前方座席１５、前方座席取付板１６、後方座席３１、後方座席取付板３７について説明をした。しかしながら、前方座席１５に替えて前方荷物籠（図示せず）、前方座席取付板１６に替えて前方荷物籠取付板（図示せず）、後方座席３１に替えて後方荷物籠（図示せず）、後方座席取付板３７に替えて後方荷物籠取付板（図示せず）を用いても本実施形態の効果を奏することができる。また、それらのいかなる組み合わせを用いても、本実施形態の効果を奏することができる。以下、前方座席１５と前方荷物籠とを総称して前方積載部の用語を用い、前方座席取付板１６と前方荷物籠取付板とを総称して前方積載部取付板の用語を用いる。また、後方座席３１と後方荷物籠とを総称して後方積載部の用語を用い、後方座席取付板３７と後方荷物籠取付板とを総称して後方積載部取付板の用語を用いる。さらに、前方積載部または後方積載部のいずれか一方、もしくは、その両方を総称して積載部の用語を用い、前方積載部取付板または後方積載部取付板のいずれか一方、もしくは、その両方を総称して積載部取付板の用語を用いる。

また、本実施形態では、前方積載部または後方積載部、もしくは、前方積載部と後方積載部とに重量物を積載した場合における重心の移動の影響を軽減するものであるので、前方積載部が前輪１４の上方部に取り付けられおり、後方積載部が後輪３０の上方部に取り付けられておれば、同様の作用が生じる。よって、前方積載部は、ハンドルポスト１１のみならず、ハンドルレバー１２、前ホーク１３、さらには、ヘッドチューブ１０に固着されている場合でも同様の作用・効果を奏する。同様に、後方積載部は、チェンスティの部材とシートスティ固定部４５３の接合部付近に固着された支持棒で保持するのみならず、チェンスティの部材にのみに固着され、または、シートスティ固定部のみに固着されている場合でも同様の作用・効果を奏する。

シートチューブ４４には電池２２と制御部２３とが固着されている。チェンスティカバー２１の内部には、チェンスティ４２と、いずれも図示しない部材である、電動モータ、チェン、ギヤ、電磁クラッチ等の機構部品が配されている。電池２２は、電動モータ、各アクチュエータ、制御部２３および周辺回路の電力源である。

制御部２３は、クランク軸４６を回転中心として人力によって回転されるペダル２０ａ、ペダル２０ｂからの駆動力を検出して、アシストの電動モータからの駆動力の大きさを制御する。そして、両方の機動力を加算して、チェンによって後輪３０に伝達する。また、前位置重量センサ１７ａと後位置重量センサ１７ｂ、前位置重量センサ３３ａと後位置重量センサ３３ｂからの信号を検出して、後述する各アクチュエータを制御する。

シートチューブ４４の内部にはチューブ形状のシートポスト２４が嵌めあわされている。シートチューブ４４から突出するシートポスト２４の長さを調整することによって、シートポスト２４の先端に取り付けられたサドル２５の地面からの高さを調整できるようにされている。従来は、シートポスト２４のシートチューブ４４から突出する部分の長さは手動で設定されている。実施形態では、シートチューブ４４とシートポスト２４とをアクチュエータの構成の一部とし、シートチューブ４４の中で、シートポスト２４が矢印Ｂの方向に移動することを可能とするものである。この点については後述する。

実施形態の自転車１のサドル２５はシートポスト２４に対して回動する特徴ある角度回動機構を有している。サドル２５はサドル回動軸２６を中心として、図１の紙面内で回動するように取り付けられている。そして、サドル２５に固着されたサドルスティ内筒２７２が、シートポスト２４に固着されたサドルスティ外筒２７１の内部で矢印Ｃの方向へ移動するサドルスティ２７によって、サドル２５はサドル回動軸２６を中心としてチェンスティ４２の伸びる方向、シートポスト２４の前後方向に回動するようにされている。サドルスティ２７の詳細な構造については、後述する。

また、サドル２５の内部には、サドル重量センサ３８が配されて、サドル２５に付与される重量（荷重）を検出することができるようになされている。

（実施形態の自転車の特徴部である角度回動機構、移動機構の詳細なる説明）
実施形態の自転車１の機構部の特徴は、シートチューブ回動軸４８を中心としてシートチューブ４４を回動させる角度回動機構、サドル回動軸２６を中心としてサドル２５を回動させる角度回動機構、シートチューブ４４の中で、シートポスト２４を移動させる移動機構を有する点にある。シートチューブ４４を回動させるためのシートチューブアクチュエータがシートスティ４５であり、サドル２５を回動させるサドルアクチュエータがサドルスティ２７であり、シートポスト２４を移動させるアクチュエータがシートポスト長可変アクチュエータ５４である。以下、各部を回動、移動させるアクチュエータについて順に説明をする。

図３はシートスティ外筒４５１とシートスティ内筒４５２とからなるシートスティ４５の断面を模式的に示す図である。シートスティ内筒４５２の一端には内筒孔４５２ａが設けられ、この内筒孔４５２ａにシートスティ内筒回動軸４９を貫通させて回動可能とされる。シートスティ内筒４５２の他端には、他の部分よりも直径が大きい突出部４５２ｂが設けられている。そして、シートスティ外筒４５１にねじ込まれたストッパ４５１ｅによって突出部４５２ｂが係止されてシートスティ外筒４５１からシートスティ内筒４５２が抜けることがないようにされている。シートスティ内筒４５２の内部には溝付軸受４５２ｃが配されている。

シートスティ外筒４５１の一端には外筒孔４５１ａが設けられ、この外筒孔４５１ａにシートスティ外筒回動軸５０を貫通させて回動可能とされる。シートスティ外筒４５１の内部には内筒移動モータ固定部４５１ｂとシートスティ外筒４５１の中心から長さ方向に伸びるネジ付回転軸４５１ｃとを有する内筒移動モータが装着されている。

ネジ付回転軸４５１ｃと溝付軸受４５２ｃとは螺合しており、内筒移動モータに電力が供給されることによって、内筒移動モータ固定部４５１ｂに対してネジ付回転軸４５１ｃが回転してシートスティ外筒４５１の内部に取り込まれるシートスティ内筒４５２の長さが変化させられる。ここで、内筒移動モータ固定部４５１ｂに加えられる電圧の極性を切替えることによってネジ付回転軸４５１ｃの回転方向を切替えることができ、シートスティ外筒４５１に対するシートスティ内筒４５２の移動方向を制御できる。

また、内筒移動モータのネジ付回転軸４５１ｃには、ネジ付回転軸４５１ｃの回転角度を検出するレゾルバ４５１ｄが連結されている。ネジ付回転軸４５１ｃの１回転を２πラジアンとして、基準の位置から何ラジアン回転したかをレゾルバ４５１ｄによって検出して、シートスティ外筒４５１に対するシートスティ内筒４５２の位置を検出することができるようになされている。そして、レゾルバ４５１ｄからの信号が制御部２３に入力されてシートスティ４５の外筒孔４５１ａの中心から内筒孔４５２ａの中心までの距離Ｌ_ＳＴの検出を制御部２３ができるようになされている。

具体的には、ネジ付回転軸４５１ｃが２πラジアン回転することによって、距離Ｌ_ＳＴは、ネジ付回転軸４５１ｃの１ピッチ分の長さ変化する。つまり、基準位置から正負に何ラジアン変化したかを検出し、これに１ピッチ分の長さを掛け、基準の位置を加算して、距離Ｌ_ＳＴを正確に知ることができる。

サドルスティ２７の構造は、図３に示すシートスティ４５と同様なものとされている。サドルスティ２７はサドルスティ外筒２７１と、サドルスティ内筒２７２とを有している。サドルスティ外筒２７１には、外筒孔２７１ａ、内筒移動モータ固定部２７１ｂとネジ付回転軸２７１ｃとを有する内筒移動モータ、レゾルバ２７１ｄ、ストッパ２７１ｅが、設けられている。また、サドルスティ内筒２７２には、内筒孔２７２ａ、突出部２７２ｂ、溝付軸受２７２ｃが、設けられている。

サドルスティ２７の内筒移動モータ固定部２７１ｂに電力が供給されることによって、内筒移動モータ固定部２７１ｂに対してネジ付回転軸２７１ｃが回転してサドルスティ外筒２７１の内部に取り込まれるサドルスティ内筒２７２の長さが変化させられ、内筒孔２７２ａと外筒孔２７１ａとの間の距離を変化させることができるようになされている。

サドルスティ２７の内筒孔２７２ａにはサドルスティ内筒回動軸２９が貫通して、サドルスティ２７の外筒孔２７１ａにはサドルスティ外筒回動軸２８が貫通している。このために、内筒孔２７２ａと外筒孔２７１ａとの間の距離に応じてサドル２５のシートポスト２４に対する角度を変化させることができるようになされている。

図４はサドル回動軸２６を中心として回動するサドル２５の位置変化を示す図である。図４（ａ）は、地面が傾いていない場合に好適なサドル２５の位置を示すものである。図４（ｂ）はサドル２５が前傾し、シートポスト２４と、サドル２５の着座面との角度が角度ψである場合のサドル２５の位置を示すものである。サドル２５が前傾する場合（角度ψの値を小さくする場合）には通常位置におけるよりも内筒孔２７２ａと外筒孔２７１ａとの間の距離（Ｌｓｔ）、つまり、サドルスティ内筒回動軸２９とサドルスティ外筒回動軸２８との間の距離が大きなものとされている。

図５は、シートポスト長可変アクチュエータ５４の断面構造を示す図である。シートポスト長可変アクチュエータ５４は上述したシートチューブ４４とシートポスト２４とを組み合わせ、さらに、可動機構をシートチューブ４４とシートポスト２４との各々の内部に組み込んだものである。

シートチューブ４４の内部には、シートポスト回転防止板４４１ａとシートポスト移動モータ固定部４４１ｂとシートポスト移動モータ固定部４４１ｂに対して回転するネジ付回転軸４４１ｃが配されている。シートポスト２４の内部には、ネジ付回転軸４４１ｃと螺合する溝付軸受２４１ｃが配されている。シートポスト２４の先端には、他の部分よりも直径が大きい突出部２４１ｂが設けられている。そして、シートチューブ４４にねじ込まれたストッパ４４１ｅによって突出部２４１ｂが係止されてシートチューブ４４からシートポスト２４が抜けることがないようにされている。

シートポスト回転防止板４４１ａはシートチューブ４４の長手方向に伸びる部材であり、シートポスト回転防止板４４１ａの表面は、シートポスト２４に設けられた細長い溝状の回転防止スリット２４１ａの表面と対面するようにされている。回転防止スリット２４１ａの溝幅はシートポスト回転防止板４４１ａの幅よりも広くされ、シートチューブ４４の内部でシートポスト２４が回転することがないようにしながら、回転防止スリット２４１ａの表面とシートポスト回転防止板４４１ａの表面の一部が接触して、シートポスト２４は自由に矢印Ｂの方向（図１を参照）に移動可能とされている。

なお、シートチューブ４４の内面とシートポスト２４の外面の相互に接する部分の断面形状を円形状ではなく、角形状（例えば、四角形状）とすれば、シートポスト回転防止板４４１ａも回転防止スリット２４１ａも設けなくとも、シートチューブ４４の内部でシートポスト２４が回転することはない。

シートポスト移動モータ固定部４４１ｂに電力が供給されることによって、ネジ付回転軸４４１ｃが回転してシートチューブ４４の内部に取り込まれるシートポスト２４の長さが変化させられる。ここで、シートポスト移動モータ固定部４４１ｂに加えられる電圧の極性を切替えることによってネジ付回転軸４４１ｃの回転方向を切替えることができ、シートポスト２４の移動方向を切替えることができる。

また、シートポスト移動モータ固定部４４１ｂから伸びる、ネジ付回転軸４４１ｃには、ネジ付回転軸４４１ｃの回転角度を検出するレゾルバ４４１ｄが連結されている。ネジ付回転軸４４１ｃの１回転を２πラジアンとして、基準の位置から何ラジアン回転したかをレゾルバ４４１ｄによって検出して、シートポスト長可変アクチュエータ５４の長さを検出することができるようになされている。そして、レゾルバ４４１ｄからの信号は、図７に示す制御部２３に入力されて、制御部２３がシートポスト長可変アクチュエータ５４の長さを検出することができるようになされている。

図６は、実施形態の自転車の機構の特徴部である各種アクチュエータによって各部材の位置、各部材の相互の位置関係が、どのように変化するかを模式的に示す図である。水平路面が、Ｘ軸、Ｙ軸を含む平面であり、Ｚ軸の負方向（矢印の反対方向）が重力の向かう方向（垂線方向）であるとして、相互に直交する、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸によって、角度回動機構の動作の説明をする。Ｙ軸の正方向は図６の紙面の表面から裏面に向かう向きとする。

シートチューブ回動軸４８を中心とするシートチューブ４４の回動角度は、例えば、角度θ_１、角度θ_２のように変化する。サドル回動軸２６を中心とするサドル２５の回動角度は、例えば、角度ψ_１、角度ψ_２のように変化する。また、シートチューブ回動軸とサドル２５の腰かけ面の中央との間の距離は、例えば、距離Ｌ１、距離Ｌ２のように変化する。これらの角度変化、距離変化はＸ軸とＺ軸とを含む平面内（図６の紙面内）で生じる。

（実施形態の制御系の説明）
図７は実施形態の制御系を示す図である。図７を参照して実施形態の制御系について説明する。制御系は制御部２３を中心として構成されている。制御部２３には、操作入力部・表示部６２、センサ部６３、電力増幅部６４、電力増幅部６５、電力増幅部６６、シートポスト長可変アクチュエータ５４のレゾルバ４４１ｄ、シートスティ４５のレゾルバ４５１ｄ、サドルスティ２７のレゾルバ２７１ｄ、の各々が接続されている。

操作入力部・表示部６２は、どのように自転車を制御するかを入力する。例えば、シートポスト長可変アクチュエータ５４、シートスティ４５、サドルスティ２７を作動可能として実施形態の制御をおこなうか、通常の自転車と同様にこのような部分を稼動させることなく用いるか、を選択する。また、操作入力部・表示部６２は、液晶ディスプレイ等を用いて、現在どのようなモードで制御されているか、走行速度、電池の残り残量等を表示する。

センサ部６３から制御部２３に対しては、サドル重量センサ３８からのサドル重量信号Ｓｄが入力される。また、前方座席１５における前位置の重量を検出する前位置重量センサ１７ａからの重量信号Ｓｆａが入力される。また、後位置の重量を検出する後位置重量センサ１７ｂからの重量信号Ｓｆｂが入力される。また、後方座席３１における前位置の重量を検出する前位置重量センサ３３ａからの重量信号Ｓｂａが入力される。また、後位置重量センサ３３ｂからの重量信号Ｓｂｂが入力される。

また、制御部２３に対しては、シートポスト長可変アクチュエータ５４のレゾルバ４４１ｄからのレゾルバ信号Ｒｎが入力される。また、シートスティ４５のレゾルバ４５１ｄからのレゾルバ信号Ｒｓが入力される。また、サドルスティ２７のレゾルバ２７１ｄからのレゾルバ信号Ｒｄが入力される。

制御部２３には電力増幅部６４と電力増幅部６５と電力増幅部６６が接続されている。電力増幅部６４にはシートポスト長可変アクチュエータ５４のシートポスト移動モータ固定部４４１ｂ、電力増幅部６５にはシートスティ４５の内筒移動モータ固定部４５１ｂ、電力増幅部６６にはサドルスティ２７の内筒移動モータ固定部２７１ｂの各々が接続されている。そして、電力増幅部６４からはシートポスト移動モータ固定部４４１ｂに供給される駆動信号Ｄｎが出力されている。また、電力増幅部６５からは内筒移動モータ固定部４５１ｂに供給される駆動信号Ｄｓが出力されている。また、電力増幅部６６からは内筒移動モータ固定部２７１ｂに供給される駆動信号Ｄｄが出力されている。

なお、図７では電動アシスト自転車の例で制御系の説明をしているが、アシストモータを備えない自転車、常時電動機で駆動力が与えられる電動自転車（電動二輪車）においても、実施形態の機構部および後述するこれらの制御方法は適用できる。

制御部２３は、いずれも図示しない、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ラム）、書き換え可能な不揮発性メモリ、ＲＯＭ（ロム）、Ｉ／Ｏインターフェイス回路（入出力インターフェイス回路）を有している。ＣＰＵのバスライン（アドレスバスライン・データバスライン）にはＣＰＵ、ＲＡＭ（ラム）、ＲＯＭ（ロム）、Ｉ／Ｏインターフェイス回路が接続されている。

ＲＯＭはＣＰＵで実行されるプログラムを記憶し、ＲＡＭはＣＰＵでの演算データを一時記憶する。また、Ｉ／Ｏインターフェイス回路は外部回路とＣＰＵとの間での信号の入出力を助けるためのＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を有している。また、ＲＯＭには、シートポスト長可変アクチュエータ５４の制御のためのルックアップテーブル、シートスティ４５の制御のためのルックアップテーブル、サドルスティ２７の制御のためのルックアップテーブルの各々が格納されている。不揮発性メモリには、記憶内容の書き換え後、電源を切断しても保持したい記憶内容が記憶される。

（実施形態における制御系の作用）
実施形態の自転車１は、図７に示すような制御系を有して、自転車１を様々に制御することが可能となる。図７に示す制御系では、シートポスト長可変アクチュエータ５４、シートスティ４５、サドルスティ２７、さらには、電動アシストモータの４つのアクチュエータの各々を制御することができ、種々の制御方法を採用できる。以下に実施例としての制御方法を述べる。

まず、自転車の重心の位置について説明をする。自転車に人間が乗車せず、さらに、荷物または幼児を搭載しない場合の重量は、通常のアシスト機能なしの自転車では１５〜２０ｋｇ前後で、電動アシスト自転車の場合には、さらに、５ｋｇ程度重くなり、２０〜２５ｋｇ前後である。また、チャイルドシートの重さは、１個２ｋｇ程度であるので、２個備える場合には、４ｋｇとなる。本実施形態の電動アシスト自転車では、例えば、自転車の重さは２４〜２９ｋｇ程度である。一方、人間の体重は、４才の幼児の平均的な体重は１５ｋｇ程度であり、成人の体重は、全世代を平均して５７ｋｇ程度である。よって、自転車自体の重量よりも成人の体重のほうが重く、成人、幼児を含めた人間の体重が自転車の操車性能に大きく影響を与えることが理解できる。また、成人の体重は、例えば、４０ｋｇ〜９０ｋｇの範囲で広く分布をしている。

実施形態の３人乗り自転車では、自転車を操車する者１人、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人、の４種類の組み合わせがある。このような４つの組み合わせのいずれにおいても、快適な操車性能を得ることは、従来の自転車では困難であった。

実施形態の３人乗り自転車では、例えば、平均的な体重の自転車を操車する成人が１人乗車した状態における自転車の重心の位置がサドル付近となるように調整されている。このような重心位置（最適重心位置）が設定された自転車において、幼児用の座席の位置が固定されていると、幼児１人を搭乗させるに際して、前方座席１５に幼児１人を搭乗させたときと、後方座席３１に幼児１人を搭乗させたときとでは操車性能が大きく異なることとなる。例えば、前方座席１５に幼児１人を搭乗させたときには、ハンドルレバー１２を動かすのが重く感じられ、後輪３０がスリップし易くなる。一方、後方座席３１に幼児１人を搭乗させたときには、ハンドルレバー１２を動かすのが軽く感じられ、また、前輪１４がスリップし易くなり、方向転換が思い通りとならない場合がある。

（制御方法の第１実施例）
このような、問題を解決するのが第１実施例の制御方法である。図８は第１実施例の制御方法を模式的に示す図である。なお、図８では自転車を操車する者の図は省略されているが、実際は自転車を操車する者が搭乗している。図８（ａ）は、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人の状態を示すものである。図８（ｂ）は、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人の状態を示すものである。図８（ｃ）は、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人の、各搭乗の状態を示すものである。

図８（ａ）に示すように、幼児２人が搭乗し、幼児が同一の体重である場合には、、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度は角度θａとされ、シートポスト２４とシートチューブ４４との合成した長さは長さＬａとされ、シートポスト２４に対するサドル２５の面のなす角度は角度ψａとされている。ここで、角度ψａ＝角度θａと、設定されている。これによって、サドル２５の面と路面とは平行面となされ、サドル２５に快適に着座することができる用になされる。

図８（ｂ）に示す搭乗の状態では、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度は角度θｂとされ、シートポスト２４とシートチューブ４４との合成した長さは長さＬｂとされ、シートポスト２４に対するサドル２５の面のなす角度は角度ψｂとされている。ここで、角度θｂ＜角度θａと設定され、長さＬｂ＞長さＬａと設定され、角度θｂ＝角度ψｂと設定されている。角度θｂ＜角度θａとすることによって、前方座席１５の幼児１人による重心の移動を減殺している。また、長さＬｂ＞長さＬａとすることによって、サドル２５が後方に移動してハンドルレバー１２とサドル２５との位置が長くなることを減殺している。また、角度ψｂ＝角度θｂとして、サドル２５の面と路面とを平行としている。なお、通常は、シートチューブ４４の伸びる方向の延長線は、垂線に対して、より後方に位置する（角度θｂ＜９０°）ので、長さＬｂ＞長さＬａとすることによっても、重心の位置は、長さＬａにおけるよりも、より後方に移動することとなる。

図８（ｃ）に示す搭乗の状態では、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度は角度θｃとされ、シートポスト２４とシートチューブ４４との合成した長さは長さＬｃとされ、シートポスト２４に対するサドル２５の面のなす角度は角度ψｃとされている。ここで、角度θｃ＞角度θａと設定され、長さＬｃ＜長さＬａと設定され、角度ψｃ＝角度θｃと設定されている。角度θｃ＞角度θａとすることによって、後方座席３１の幼児１人による重心の移動を減殺している。また、長さＬｃ＜長さＬａとすることによって、サドル２５が前方に移動してハンドルレバー１２とサドル２５との位置が短くなることを減殺している。また、角度ψｃ＝角度θｃとして、サドル２５の面と路面とを平行としている。なお、角度θｃ＜９０°の場合には、長さＬｃ＜長さＬａとすることによっても、重心の位置は、長さＬａにおけるよりも、より前方に移動することとなる。

図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）における、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々は実験に基づいて決めるようにしても良い。この場合には、以下のような実験を繰り返すこととなる。図８（ａ）に示すように、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人の状態とし、実際に走行をおこない、操作性が良好となる、角度θａと長さＬａとを求め、このときの角度θａと長さＬａとをＲＯＭに記憶する。次に、図８（ｂ）に示すように、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人の搭乗状態とし、実際に走行をおこない、操作性が良好となる、角度θｂと長さＬｂとを求め、このときの角度θｂと長さＬｂとをＲＯＭに記憶する。さらに、図８（ｃ）に示すように、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人の搭乗状態とし、実際に走行をおこない、操作性が良好となる、角度θｃと長さＬｃとを求め、このときの角度θｃと長さＬｃとをＲＯＭに記憶する。

しかしながら、このような、実験を繰り返しおこない、操作性が良好となる組み合わせを探すのは、手間がかかり、感覚に頼っているので正確さに欠ける場合もある。

この点に鑑み、人間の感覚に頼らない方法で、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々を求めることもできる。この方法は、前輪１４に付与される荷重と、後輪３０に付与される荷重との比を一定とする場合に、略同様の操作性が得られるという原理に基づき成立するものである。
成人が１人のみ搭乗した場合における重心の位置（最適重心位置）から伸ばす垂線上に、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人の搭乗状態における重心の位置があれば、前輪１４に付与される荷重と後輪３０に付与される荷重との比は一定（同じ値）となる。

同様にして、この垂線上に、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人の搭乗状態における重心位置を配置すれば、前輪１４に付与される荷重と後輪３０に付与される荷重との比は同じ値となる。つまり、人間の感覚によらずに、操作性の良い条件を見つける一つの目安としては、成人が１人のみ搭乗した場合の重心位置（最適重心位置）から下方に伸ばす垂線上に、各状態における重心位置が配置されるようにするのが望ましいこととなる。このようにすれば、前輪１４に付与される荷重と後輪３０に付与される荷重との比を、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）の３つの状態のいずれであるかによらず一定とすることができ、操作特性に大きな影響を及ぼすことなく走行が可能となる。

このように、重心位置が垂線上を移動するように、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々を求める具体的な手法を以下に説明する。

成人の１人の体重に相当する、例えば、５７ｋｇの錘をサドル２５に固着する。そして、自転車のサドル２５にワイヤを架けて、自転車を空中に浮かせ、自転車が水平路面を走行すると等価な状態である水平状態となるように、角度θａと長さＬａとを調整する。このようにして、最適重心位置を有する自転車をまず実現する。

次に、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人の搭乗状態と等価な状態を作る、具体的には、サドル２５に固着した５７ｋｇの錘に加えて、前方座席１５に幼児の体重、例えば、１５ｋｇの錘を搭載する。この状態で自転車が水平状態となるように、角度θｂと長さＬｂとを調整する。

次に、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人の搭乗状態と等価な状態を作る、具体的には、サドル２５に固着した５７ｋｇの錘に加えて、後方座席３１に幼児の体重、例えば、１５ｋｇの錘を搭載する。この状態で自転車が水平状態となるように、角度θｃと長さＬｃとを調整する。

上述した手法により、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々を調整するということは、５７ｋｇの錘をサドル２５に固着したときの自転車の重心の位置と、サドル２５に固着した５７ｋｇの錘と前方座席１５に１５ｋｇの錘を搭載したときの自転車の重心の位置と、サドル２５に固着した５７ｋｇの錘と後方座席３１に１５ｋｇの錘を搭載したときの自転車の重心の位置のすべてを垂線上に位置させることと等価であることは明らかである。

また、自転車を空中に浮かせる上述の手法ではなく、２つの重量測定台を用いることによって、より簡単に、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々を求めることもできる。

まず、上述した、自転車を空中に浮かせる方法で、角度θａと長さＬａとを調整して、最適重心位置を有する自転車の構成を定める。そして、自転車を空中から下ろし、前輪１４に付与される荷重と後輪３０に付与される荷重との比である最適重量配分比を計測する。荷重の計測は以下のようにしておこなう。前輪１４に付与される荷重を、前輪１４を載せた第１の重量測定台を用いて計測し、後輪３０に付与される荷重を、後輪３０を載せた第２の重量測定台を用いて計測する。

次に、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人の搭乗状態と等価な状態を作る、具体的には、サドル２５に固着した５７ｋｇの錘に加えて、前方座席１５に幼児の体重、例えば、１５ｋｇの錘を搭載する。この状態で自転車の前輪１４に付与される荷重を、第１の重量測定台を用いて計測し、後輪３０に付与される荷重を、第２の重量測定台を用いて計測しながら、最適重量配分比となるように角度θｂと長さＬｂとを調整する。

次に、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人の搭乗状態と等価な状態を作る、具体的には、サドル２５に固着した５７ｋｇの錘に加えて、後方座席３１に幼児の体重、例えば、１５ｋｇの錘を搭載する。この状態で自転車の前輪１４に付与される荷重を、第１の重量測定台を用いて計測し、後輪３０に付与される荷重を、第２の重量測定台を用いて計測しながら、最適重量配分比となるように角度θｃと長さＬｃとを調整する。このようにして、重量測定台を用いて、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々を求める場合においても、最適重量配分比であれば、垂線上を自転車の重心は移動することとなる。

上述した重心位置を垂線上に配置する方法においては、角度θａと長さＬａの組み合わせは無数に存在する。そこで、例えば、サドル２５とハンドルレバー１２との間の距離が予め定める距離になるように長さＬａを設定した後に、角度θａを設定すると一つの組み合わせが選択できる。ここで、サドル２５とハンドルレバー１２との間の距離を予め定める距離とするということは、自転車を操作する者の腕の長さを考慮して決められるものである。このような決め方をすれば、無理に腕を伸ばし、無理に腕を曲げて、ハンドルレバー１２を操作することが避けられる。角度θｂと長さＬｂの組み合わせ、角度θｃと長さＬｃの組み合わせについても同様の決め方ができる。そして、得られた、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々はＲＯＭに記憶される。

上述した、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）において、成人の体重を５７ｋｇとし、幼児の体重を１５ｋｇとしたが、これは、典型例であって、他の体重の場合には、その体重に応じた、角度θａ、角度θｂ、角度θｃ、長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃの各々の値をＲＯＭに記憶しておくことができる。

図９は、第１実施例の制御をどのようにおこなうかについてのフローチャートである。図７に示す制御系のブロック図を参照しながら、図９に沿って説明をする。

ステップＳＴ１０で、ＣＰＵは、タイマー割り込みを受け付ける。
処理は所定周期ごとのタイマー割り込み処理とされる。タイマー割り込みとしたのは、制御系が常に一定の特性を有するようにするためであり、周知の技術である。タイマー割り込みの周期は１００ｍ秒〜１００μ秒程度とされている。

ステップＳＴ１１で、ＣＰＵは、前方座席にのみ幼児が搭乗か否かを判断する。
前方座席にのみ幼児が搭乗していると判断する場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳＴ１２に移る。前方座席に幼児が搭乗していると判断しない場合（Ｎｏ）には、処理はステップＳＴ１４に移る。

前方座席にのみ幼児が搭乗しているという判断（Ｙｅｓの判断）は、以下のようにしておこなう。
重量信号Ｓｆａと重量信号Ｓｆｂとを加算して、その値が、所定閾値、例えば、７ｋｇに対応する値以上であれば、前方座席に幼児が搭乗しているという判断をする。そうでなければ、前方座席に幼児が搭乗していないという判断をする。ここで、７ｋｇを判断の閾値としたのは、７ｋｇ未満であれば操作性（操車性）に与える影響は小さいと考えられるためである。
次に、重量信号Ｓｂａと重量信号Ｓｂｂとを加算して、その値が、所定閾値、例えば、７ｋｇに対応する値以上であれば、後方座席に幼児が搭乗しているという判断をする。そうでなければ、後方座席に幼児が搭乗していないという判断をする。
以上の２つの判断結果を総合して、前方座席に幼児が搭乗しており、後方座席に幼児が搭乗していないという判断の場合は、前方座席にのみ幼児が搭乗しているという判断（Ｙｅｓの判断）をする。
それ以外は、前方座席にのみ幼児が搭乗している状態ではないという判断（Ｎｏの判断）をする。

ステップＳＴ１２で、ＣＰＵは、角度θｂに対応する目標検出値Ｒθｂ、長さＬｂに対応する目標検出値ＲＬｂ、角度ψｂに対応する目標検出値ＲψｂをＲＯＭから読み出す。
ＲＯＭはルックアップテーブルとして機能する。目標検出値Ｒθｂは、予め定めた角度θｂに対応するレゾルバ４５１ｄの検出値である。目標検出値ＲＬｂは、予め定めた長さＬｂに対応するレゾルバ４４１ｄの検出値である。目標検出値Ｒψｂは、予め定めた角度ψｂに対応するレゾルバ２７１ｄの検出値である。

ステップＳＴ１３で、ＣＰＵは、目標検出値Ｒθｂとなるように駆動信号Ｄｓを出力し、目標検出値ＲＬｂとなるように駆動信号Ｄｎを出力し、目標検出値Ｒψｂとなるように駆動信号Ｄｄを出力する。
具体的には、目標検出値Ｒθｂから現在のレゾルバ４５１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｓを出力する。また、目標検出値ＲＬｂから現在のレゾルバ４４１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｎを出力する。また、目標検出値Ｒψｂから現在のレゾルバ２７１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｄを出力する。

ここで、以上の各々の駆動信号の極性は、各々の誤差信号の値が小さくなる極性とされている。つまり、誤差信号が０に収束するフィードバック制御系として構成されている。
そして、ステップＳＴ１３での処理が終了すると処理はステップＳＴ１０へ戻る。

このような、ステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１３までの処理を繰り返して、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度は、角度θｂに収束し、シートポスト２４とシートチューブ４４との合成した長さは、長さＬｂに収束し、シートポスト２４に対するサドル２５の面のなす角度は、角度ψｂに収束する。

ステップＳＴ１４で、ＣＰＵは、後方座席にのみ幼児が搭乗か否かを判断する。
後方座席にのみ幼児が搭乗していると判断する場合（Ｙｅｓ）には、処理はステップＳＴ１５に移る。後方座席に幼児が搭乗していると判断しない場合（Ｎｏ）には、処理はステップＳＴ１７に移る。

後方座席にのみ幼児が搭乗しているという判断（Ｙｅｓの判断）は、以下のようにしておこなう。
重量信号Ｓｆａと重量信号Ｓｆｂとを加算して、その値が、所定閾値、例えば、７ｋｇに対応する値以上であれば、前方座席に幼児が搭乗しているという判断をする。そうでなければ、前方座席に幼児が搭乗していないという判断をする。
次に、重量信号Ｓｂａと重量信号Ｓｂｂとを加算して、その値が、所定閾値、例えば、７ｋｇに対応する値以上であれば、後方座席に幼児が搭乗しているという判断をする。そうでなければ、後方座席に幼児が搭乗していないという判断をする。
以上の２つの判断結果を総合して、後方座席に幼児が搭乗しており、前方座席に幼児が搭乗していないという判断の場合は、後方座席にのみ幼児が搭乗しているという判断（Ｙｅｓの判断）をする。
それ以外は、後方座席にのみ幼児が搭乗している状態ではないという判断（Ｎｏの判断）をする。

ステップＳＴ１５で、ＣＰＵは、角度θｃに対応する目標検出値Ｒθｃ、長さＬｃに対応する目標検出値ＲＬｃ、角度ψｃに対応する目標検出値ＲψｃをＲＯＭから読み出す。
ＲＯＭはルックアップテーブルとして機能する。目標検出値Ｒθｃは、予め定めた角度θｃに対応するレゾルバ４５１ｄの検出値である。目標検出値ＲＬｃは、予め定めた長さＬｃに対応するレゾルバ４４１ｄの検出値である。目標検出値Ｒψｃは、予め定めた角度ψｃに対応するレゾルバ２７１ｄの検出値である。

ステップＳＴ１６で、ＣＰＵは、目標検出値Ｒθｃとなるように駆動信号Ｄｓを出力し、目標検出値ＲＬｃとなるように駆動信号Ｄｎを出力し、目標検出値Ｒψｂとなるように駆動信号Ｄｄを出力する。
具体的には、目標検出値Ｒθｃから現在のレゾルバ４５１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｓを出力する。また、目標検出値ＲＬｃから現在のレゾルバ４４１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｎを出力する。また、目標検出値Ｒψｃから現在のレゾルバ２７１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｄを出力する。

ここで、以上の各々の駆動信号の極性は、各々の誤差信号の値が小さくなる極性とされている。つまり、誤差信号が０に収束するフィードバック制御系として構成されている。
そして、ステップＳＴ１６での処理が終了すると処理はステップＳＴ１０へ戻る。

このような、ステップＳＴ１４〜ステップＳＴ１６までの処理を繰り返して、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度は、角度θｃに収束し、シートポスト２４とシートチューブ４４との合成した長さは、長さＬｃに収束し、シートポスト２４に対するサドル２５の面のなす角度は、角度ψｃに収束する。

ステップＳＴ１７に処理が移ったということは、前方座席にも後方座席にも幼児が搭乗していない状態か、前方座席にも後方座席にも幼児が搭乗している状態のいずれかであるが、第１実施例では、この両者に対して同様の取扱いをする。

ステップＳＴ１７で、ＣＰＵは、角度θａに対応する目標検出値Ｒθａ、長さＬａに対応する目標検出値ＲＬａ、角度ψａに対応する目標検出値ＲψａをＲＯＭから読み出す。
ＲＯＭはルックアップテーブルとして機能する。目標検出値Ｒθａは、予め定めた角度θａに対応するレゾルバ４５１ｄの検出値である。目標検出値ＲＬａは、予め定めた長さＬａに対応するレゾルバ４４１ｄの検出値である。目標検出値Ｒψａは、予め定めた角度ψａに対応するレゾルバ２７１ｄの検出値である。

ステップＳＴ１８で、ＣＰＵは、目標検出値Ｒθａとなるように駆動信号Ｄｓを出力し、目標検出値ＲＬａとなるように駆動信号Ｄｎを出力し、目標検出値Ｒψａとなるように駆動信号Ｄｄを出力する。
具体的には、目標検出値Ｒθａから現在のレゾルバ４５１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｓを出力する。また、目標検出値ＲＬａから現在のレゾルバ４４１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｎを出力する。また、目標検出値Ｒψａから現在のレゾルバ２７１ｄの検出値を引き算して誤差信号を得て、この誤差信号を電力増幅した駆動信号Ｄｄを出力する。

ここで、以上の各々の駆動信号の極性は、各々の誤差信号の値が小さくなる極性とされている。つまり、誤差信号が０に収束するフィードバック制御系として構成されている。
そして、ステップＳＴ１８での処理が終了すると処理はステップＳＴ１０へ戻る。

このような、ステップＳＴ１７〜ステップＳＴ１８までの処理を繰り返して、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度は、角度θａに収束し、シートポスト２４とシートチューブ４４との合成した長さは、長さＬａに収束し、シートポスト２４に対するサドル２５の面のなす角度は、角度ψａに収束する。

以上のようにして、前方座席にのみ幼児が搭乗してい状態、後方座席にのみ幼児が搭乗している状態、それ以外の状態（２つの状態があるが区別はしない）と、３つの状態に分類して、この３つの状態のいずれであるかに応じて、サドルの位置を変化させて操車性の向上を図ることができる。なお、ステップＳＴ１２の処理を経ることなく、直接にＲＯＭテーブルから、目標検出値Ｒθｃ、目標検出値ＲＬｃ、目標検出値Ｒψｃを求め、ステップＳＴ１３の処理をおこなうようにしても良い。同様に、ステップＳＴ１５の処理を経ることなく、直接にＲＯＭテーブルから、目標検出値Ｒθｂ、目標検出値ＲＬｂ、目標検出値Ｒψｂを求め、ステップＳＴ１６の処理をおこなうようにしても良い。同様に、ステップＳＴ１７の処理の処理を経ることなく、直接にＲＯＭテーブルから、目標検出値Ｒθａ、目標検出値ＲＬａ、目標検出値Ｒψａを求め、ステップＳＴ１８の処理をおこなうようにしても良い。

なお、ステップＳＴ１８でサドル２５を路面に対して水平にする処理は、基準の位置からのシートチューブ４４の回動量が小さい場合には、必ずしも必要とされず、このような場合には、目標検出値Ｒψａとなるように駆動信号Ｄｄを出力する必要がなく、サドルスティ２７を設ける必要もない。

（制御方法の第２実施例）
第１実施例では、自転車を操車する者の体重、前方座席１５に着座する子供の体重および着座位置、後方座席３１に着座する子供の体重および着座位置は、問題とすることなく、３つの状態によって、目標検出値Ｒθａ、目標検出値Ｒθｂ、目標検出値Ｒθｃ、目標検出値ＲＬａ、目標検出値ＲＬｂ、目標検出値ＲＬｃ、目標検出値Ｒψａ、目標検出値Ｒψｂ、目標検出値Ｒψｃを求めるようにした。しかしながら、実際には、自転車を操車する者の体重が重くなるほど、子供の体重の操車性に及ぼす影響は小さくなる。また、子供の着座する位置が進行方向前方に移動する程、搭乗者を含めた自転車の重心の位置が前方に移動してしまう。また、子供の着座する位置が進行方向後方に移動する程、搭乗者を含めた自転車の重心の位置が後方に移動してしまう。このような問題を解決するのが第２実施例である。

第２実施例では、以下の、式（１）で表す目標検出値Ｒθを求める。目標検出値Ｒθを求めた後、式（２）で表す目標検出値Ｒψ、式（３）で表す目標検出値ＲＬ、を得る。そして、ステップＳＴ１３と同様にして制御はおこなわれる。ここで、Ｋ１、Ｋ２は実験から求められる係数、Ｒθｎは子供を乗せないときに設定される目標検出値Ｒθの値（基準目標値Ｒθｎ）、Ｌｎは子供を乗せないときに設定される目標検出値Ｌの値（基準目標値Ｌｎ）、Ｓｄｎは、平均的な成人の体重によるサドル重量信号の大きさである。

目標検出値Ｒθ＝
Ｒθｎ＋Ｋ１×（Ｓｄｎ／Ｓｄ）×｛（Ｓｂａ＋Ｓｂｂ）−（Ｓｆａ＋Ｓｆｂ）＋Ｋ２×（Ｓｂｂ−Ｓｂａ＋Ｓｆｂ−Ｓｆａ）｝・・（１）

目標検出値Ｒψ＝Ｒθ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

目標検出値ＲＬ＝ＲＬｎ｛１−Ｓｉｎ（Ｒθ−Ｒθｎ）｝・・・・・（３）

式（１）の、Ｋ１×（Ｓｄｎ／Ｓｄ）は、サドル重量センサ３８で検出する自転車を操車する成人の体重が重いほど、シートチューブ４４とチェンスティ４２とのなす角度の変更が少なくても良いことを表す項である。（Ｓｂａ＋Ｓｂｂ）−（Ｓｆａ＋Ｓｆｂ）は、後方座席３１に着座する子供の体重から前方座席１５に着座する子供の体重を差し引いた値であり、この値が大きくなる程、目標検出値Ｒθの大きさは大きくなる。（Ｓｆｂ−Ｓｆａ）は、前方座席１５に着座する子供の体重の後方への移動量を表し、この値が大きくなる程、目標検出値Ｒθの大きさは大きくなる。（Ｓｂｂ−Ｓｂａ）は、後方座席３１に着座する子供の体重の後方への移動量を表し、この値が大きくなる程、目標検出値Ｒθの大きさは大きくなる。式（１）は、厳密解を求めるための式の第１次近似式である。

式（２）は、第１実施例と同様にサドル２５を路面に対して水平にするための処理をおこなうためのものである。なお、サドル２５を路面に対して水平にする処理は、基準の位置からのシートチューブ４４の回動量が小さい場合には、必ずしも必要とされず、このような場合には、サドルスティ２７を設ける必要はない。

式（３）は、目標検出値Ｒθが基準目標値Ｒθｎより大きくなると、サドル２５がハンドルレバー１２に近づくこととなるが、この近づく距離をサドル２５とシートチューブ回動軸４８までの距離を減ずることによって相殺する場合の、目標検出値ＲＬの厳密解を求めるための式の第１次近似式である。

実験によって、係数Ｋ１、係数Ｋ２の値を適切に定め、制御部２３で式（１）、式（２）、式（３）を用いて、目標検出値Ｒθ、目標検出値Ｒψ、目標検出値ＲＬを求め、フィードバック制御によってこれらの各々の目標値となるように各々のアクチュエータを制御することによって、第１実施例のように条件分岐をせずに、より、精度の高い制御が可能となり、良好な操車特性（操作特性）が得られる。

また、第２実施例の制御方法を採用すれば、前後の座席で幼児たちが動いた（あばれた）としても、その状況を、前位置重量センサと後位置重量センサとによって検出することができる。そして、幼児の動きに応じて、自転車を操車する成人の着座するサドルの位置を変化させることができる。つまり、座席は、前位置重量センサと、後位置重量センサとを有する。これによって、前位置重量センサで検出する荷重と後位置重量センサで検出する荷重との差に応じて、自転車を操車する成人の着座するサドルの位置を、操車性能が向上するように自動的に前後方向、高さ方向に調整することができるので、自転車のふらつき、転倒を防止することができる。

上述した実施形態では幼児用の座席を２つ備える３人乗り自転車について説明をしたが、前方座席のみ、または、後方座席のみを備える場合にも、上述した技術が適用できる。

実施形態の自転車に積載する積載物は幼児に限るものではなく、一般的な荷物としても同様の効果を得ることができる。すなわち、前方に配置した前方積載部は、前方座席に替えて前方荷物籠とすることもできる。また、後方に配置した後方積載部は、後方座席に替えて後方荷物籠とすることもできる。さらに、座席と荷物籠との４つの組み合わせのいかなる組み合わせであっても良い。

１自転車、１０ヘッドチューブ、１１ハンドルポスト、１２ハンドルレバー、１３前ホーク、１４前輪、１５前方座席、１６前方座席取付板、１７ａ前位置重量センサ、１７ｂ後位置重量センサ、１９足台、２０ａペダル、２０ｂペダル、２１チェンスティカバー、２２電池、２３制御部、２４シートポスト、２５サドル、２６サドル回動軸、２７サドルスティ、２８サドルスティ外筒回動軸、２９サドルスティ内筒回動軸、３０後輪、３１後方座席、３２ｂ右クランク、３３ａ前位置重量センサ、３３ｂ後位置重量センサ、３４ｂ右側後部座席支持棒、３４ａ左側後部座席支持棒、３５ｂ右側後部座席支持棒、３５ａ左側後部座席支持棒、３６足台、３７後方座席取付板、３８サドル重量センサ、４１フレーム固定部材、４２チェンスティ、４２ｂチェンスティ右部材、４２ａチェンスティ左部材、４３ダウンチューブ、４４シートチューブ、４５シートスティ、４６クランク軸、４７ｂ右後輪軸受、４７後輪軸受、４７ａ左後輪軸受、４８シートチューブ回動軸、４９シートスティ内筒回動軸、５０シートスティ外筒回動軸、５４シートポスト長可変アクチュエータ、６２操作入力部・表示部、６３センサ部、６４電力増幅部、６５電力増幅部、６６電力増幅部、２４１ａ回転防止スリット、２４１ｃ溝付軸受、２４１ｂ突出部、２７１サドルスティ外筒、２７１ｅストッパ、２７１ｃネジ付回転軸、２７１ｄレゾルバ、２７１ａ外筒孔、２７１ｂ内筒移動モータ固定部、２７２サドルスティ内筒、２７２ｃ溝付軸受、２７２ｂ突出部、２７２ａ内筒孔、４４１ｂシートポスト移動モータ固定部、４４１ａシートポスト回転防止板、４４１ｅストッパ、４４１ｃネジ付回転軸、４４１ｄレゾルバ、４５１シートスティ外筒、４５１ｅストッパ、４５１ｃネジ付回転軸、４５１ｄレゾルバ、４５１ａ外筒孔、４５１ｂ内筒移動モータ固定部、４５２シートスティ内筒、４５２ｃ溝付軸受、４５２ｂ突出部、４５２ａ内筒孔、４５３ｂシートスティ右固定部、４５３シートスティ固定部、４５３ａシートスティ左固定部

Claims

前輪を保持するためのヘッドチューブに固着されるダウンチューブおよび後輪を保持するためのチェンスティを有するフレーム固定部と、
前記フレーム固定部に対してシートチューブ回動軸を中心として回動可能とされるシートチューブと、
前記シートチューブを回動させるシートチューブアクチュエータと、
サドルを一端に備え、他端は前記シートチューブに連結されるシートポストと、
前記シートポストの長さを変化させるシートポスト長可変アクチュエータと、
前記フレーム固定部に固着された積載部と、
前記積載部に積載する物の重量を検出する重量センサと、
前記重量センサで検出する前記積載物の重量に応じて、前記シートチューブアクチュエータと前記シートポスト長可変アクチュエータとを制御する制御部と、を備えることを特徴とする自転車。
前記シートポストは、前記シートチューブに挿入され、
前記シートポスト長可変アクチュエータは、前記シートポストの挿入量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記サドルと前記シートチューブとのなす角度を変化させるサドルアクチュエータを備え、
前記前記シートチューブの回動量に応じて前記サドルアクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記積載部は、前記前輪の上方に配されることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記積載部は、前記後輪の上方に配されることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記積載部は、前記前輪の上方と前記後輪の上方とに配されることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記積載部は、幼児用座席であり、前記積載物は幼児であることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
前記積載部は、幼児用座席と、荷物籠の両方からなることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
、
前記積載部は、幼児用座席であり、前記積載物は幼児であり、
前記重量センサは、前位置重量センサと後位置重量センサとからなり、
前記制御部は、前記前位置重量センサから検出される信号と前記後位置重量センサから検出される信号との差に応じて、前記シートチューブアクチュエータと前記シートポスト長可変アクチュエータとを制御することを特徴とする請求項１に記載の自転車。