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JPH06211179A - パワーアシスト自転車 - Google Patents

パワーアシスト自転車

Info

Publication number
JPH06211179A
JPH06211179A JP5006799A JP679993A JPH06211179A JP H06211179 A JPH06211179 A JP H06211179A JP 5006799 A JP5006799 A JP 5006799A JP 679993 A JP679993 A JP 679993A JP H06211179 A JPH06211179 A JP H06211179A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pedal
torque
motor
power
vehicle speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5006799A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuzo Moroto
脩三 諸戸
Mutsumi Kawamoto
睦 川本
Takahiro Iwami
隆広 岩見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Equos Research Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Equos Research Co Ltd filed Critical Equos Research Co Ltd
Priority to JP5006799A priority Critical patent/JPH06211179A/ja
Publication of JPH06211179A publication Critical patent/JPH06211179A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • 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
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62KCYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K5/00Cycles with handlebars, equipped with three or more main road wheels
    • B62K5/02Tricycles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/16Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人力を主体としつつ、発進時において人力で
は足りない動力をモータにより補うことができ、特に重
い荷物を積んでの発進時や、登り坂での発進時に確実に
走行できるパワーアシスト自転車を提供する。 【構成】 ペダルトルクセンサ20によりペダル11の
トルク(踏力)が検出され、速度センサ21により車速
が検出される。コントローラ16は、ペダル11が正転
状態で、ペダル11のトルクが一定値F0 以上であるに
もかかわらず、車速が一定値v0 以下の低速である場合
に、モータ13を駆動させる。このモータ13の駆動力
が人力に対する補助動力として後輪10bに伝達され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータの駆動力により
人力を補助して走行することができるパワーアシスト自
転車に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自転車は人力駆動機構を備え、
人がペダルを踏み、それにより生じたトルクをチェーン
を介して後輪に伝達して走行するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自転車では、発進時、特に重い荷物を積んでいる場合
や、登り坂での発進時においては、ペダルには強いトル
クが必要であり、特に高年齢者にとっては利用しづらい
面があった。また、人力を用いることなく走ることがで
きる原動機付きの自転車もあるが、これでは必要以上に
原動機を使用することになり、バッテリの容量および搭
載性の点で問題があった。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、人力を主体としつつ、発進時等にお
いて人力では足りない動力をモータにより補うことがで
き、特に重い荷物を積んでの発進時や、登り坂での発進
時に有効なパワーアシスト自転車を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるパワーアシ
スト自転車は、複数の車輪と、トルクを発生するペダル
と、このペダルにより発生したトルクを前記車輪に伝達
するトルク伝達手段と、前記ペダルのトルクの大きさを
検出するトルク検出手段と、前記車輪の回転速度より車
速を検出する車速検出手段と、モータと、前記車速検出
手段により検出された車速が一定値以下で、前記トルク
検出手段により検出されたトルクが一定値以上、かつ前
記ペダルが正転状態のときに前記モータの駆動力を前記
車輪に伝達するモータ駆動力伝達手段とを具備したもの
である。
【0006】このパワーアシスト自転車では、乗員がペ
ダルを漕いでいる場合であって、車速検出手段により検
出された車速が一定値以下で、前記トルク検出手段によ
り検出されたトルクが一定値以上、かつペダルが正転状
態のとき、すなわち人力では十分な走行ができないとき
には、モータが駆動され、その駆動力が車輪に伝達され
ることにより、補助動力として人力を補うことができ
る。したがって、特に、重い荷物を積んでの発進時、さ
らには登り坂での発進時等の場合において、ペダルを強
く踏み、大きなトルクが発生したにもかかわらず、速度
が出ない場合に確実に走行させることができる。
【0007】また、この自転車では、補助動力が必要な
とき以外は、モータによる補助動力は発生しないので、
通常の人力のみによる走行が行われるものであり、従来
の原動機付き自転車に比べて経済性にも優れている。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0009】図1ないし図3はそれぞれ本発明の一実施
例に係るパワーアシスト自転車の全体構成を表すもので
ある。
【0010】この自転車は三輪車であり、1つの前輪1
0および一対の後輪10b、10cを備えている。人力
により得られたペダル11のトルク(踏力)はチェーン
12を介して一方の後輪10bに伝達されるようになっ
ている。
【0011】この自転車は、さらにモータ駆動機構を備
えている。このモータ駆動機構は、トルクを発生するモ
ータ13と、このモータ13により発生したトルクを変
速し、後輪10bに伝達するためのギアボックス14
と、モータ13に対して電源を供給するためのバッテリ
15と、モータ13の回転制御を行うコントローラ16
とにより構成されている。
【0012】モータ13およびギアボックス14はそれ
ぞれ図4に取り出して示すように、後輪フレーム17に
支持されており、この後輪フレーム17は後輪フレーム
支持部材18、19により支持されている。
【0013】この自転車には、さらにペダル11のトル
クを検出するためのペダルトルクセンサ20と、車速す
なわち後輪10bの回転速度を検出するための速度セン
サ21とが設けられている。また、ハンドル22には電
源スイッチ23が設けられ、この電源スイッチ23のオ
ン時において上記モータ駆動機構が作動可能状態になる
ようになっている。なお、この自転車の前部には前部荷
物入れ42、後部には後部荷物入れ43がそれぞれ設け
られている。
【0014】図5はこのモータ駆動機構の制御部の概略
構成を表すもので、コントローラ16はペダルトルクセ
ンサ20および速度センサ21の各検出信号を受けて、
表1および図6に示す制御ルールに沿ってモータ13に
対して制御信号を出力するようになっている。
【0015】
【表1】
【0016】すなわち車速が一定値v0 (たとえば2K
m/h)以下の低速であり、ペダル11が一定値F
0 (たとえば10Kg)以上の力で踏まれ、かつペダル
11が正転しているときにのみ、モータ13にオン信号
を出力し駆動させるものである。このモータ13の駆動
は、単純にオンさせる方法でもよく、直線的に、あるい
は関数的に徐々に電圧を上げる方法であってもよい。
【0017】一方、車速がv0 以上に速い、あるいはv
0 以下の低速度であっても、ペダル11が踏まれていな
いか、踏力が小さくF0 以下の場合には、モータ13の
駆動は停止するものである。
【0018】図7はモータ13およびギアボックス14
から構成されるモータ駆動機構の詳細を示すものであ
る。
【0019】このモータ駆動機構では、モータ13のト
ルクは遊星減速ギア24を介して平歯車(小)25およ
び平歯車(大)26を介して後輪取付シャフト27に伝
達されるようになっている。この後輪取付シャフト27
には図1に示した駆動側の車輪10bが取り付けられる
ようになっている。
【0020】後輪取付シャフト27には、図1に示した
チェーン12の後端部が係合されるチェーンスプロケッ
ト30、ユニバーサルジョイント29およびワンウェイ
クラッチ28を介して、人力により発生したペダル11
のトルクが伝達されるようになっており、これにより後
輪10bが回転するようになっている。なお、31はチ
ェーン・テンショナ取付部、32は車体フレーム取付部
である。
【0021】図8はペダルトルクセンサ20の構成の詳
細を示すものであり、図9は図8のA−A線に沿った断
面構造を示すものである。
【0022】ペダル11が取り付けられるクランク33
の回転中心部には多数のスリット(図示せず)が円形状
に設けられたスリット板34が取り付けられている。一
方、図1に示したチェーン12の先端部が係合されるチ
ェーンスプロケット37側にはスリット板35が取り付
けられている。このスリット板35にはスリット板34
のスリットと同じ形状の多数のスリット35aが同じピ
ッチで設けられている。車体フレーム41には、これら
スリット板34、35を間にして、一対の発光素子36
aおよび受光素子36bからなるフォトセンサ36が取
り付けられている。
【0023】クランク33の回転中心部とチェーンスプ
ロケット37との間には多数の変形部材38が円形状に
配設されている。この変形部材38はゴム、スプリング
等の弾性部材、たとえばウレタンにより形成されてい
る。各変形部材38の両面はそれぞれストッパ40によ
り係止され、また配設方向の両端部はそれぞれ、ペダル
フレーム33およびチェーンスプロケット37各々に埋
設された荷重キー39により保持されている。
【0024】すなわち、この自転車においては、ペダル
11のトルクに応じて変形部材38が荷重キー39間で
圧縮され、この圧縮量に応じてスリット板34とスリッ
ト板35とにおけるスリット板の位相がずれるようにな
っている。そして、フォトセンサ36によりスリット板
34およびスリット板35の各スリットを光が通過して
いる時間を求めてこの位相のずれを検出し、この位相の
ずれからペダル11により生じたトルクの大きさを検出
するものである。
【0025】具体的には、図10(a)、(b)に示す
ようにスリット変化率εを求め、このεによりペダル1
1のトルクを判断するものであり、この判断は図5に示
したコントローラ16において行う。同図(a)はペダ
ル11のトルクが0(Kg)の場合であり、このときスリ
ット変化率εは式1で表される。また、同図(b)はペ
ダル11のトルクがF(Kg)の場合であり、このときス
リット変化率εは式2で表される。ただし、t0 および
F はそれぞれフォトセンサ36のオン時間、T0 およ
びTF はそれぞれフォトセンサ36の一周期を示す。
【0026】
【数1】ε=t0 /T0
【0027】
【数2】ε=tF /TF
【0028】なお、フォトセンサ36で検出される周期
(T0 またはTF )からペダル11の回転速度N(表
1)も求めることができる。
【0029】本実施例のパワーアシスト自転車では、図
1で示した電源スイッチ23をオンした状態で、ペダル
11を正転方向に漕ぐと、ペダル11のトルクがチェー
ン12およびワンウェイクラッチ28を介して一方の後
輪10bに伝達され、これにより走行を始めようとす
る。ここで、ペダル11のトルクが一定値F0 以上であ
るにもかかわらず、車速が一定値v0 以下の低速である
場合には、コントローラ16はモータ13に対してオン
信号を出力する。これによりモータ13がオンし、この
モータ13のトルクが、図7に示したように遊星減速ギ
ア24を介して平歯車25および平歯車26を介して後
輪10bに伝達される。
【0030】このように本実施例の自転車では、一定条
件下においてモータ13の駆動力が人力に対する補助動
力として働くものであり、したがって特に、高年齢者が
載った場合の発進時や、前部荷物入れ42あるいは後部
荷物入れ43に重い荷物を積んでの発進時、さらには登
り坂での発進時において確実に走行することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明のパワーアシ
スト自転車によれば、車速が一定値以下で、ペダルのト
ルクが一定値以上、かつペダルが正転状態のときにモー
タを駆動し、その駆動力を補助動力として車輪に伝達す
るようにしたので、特に、高年齢者が載った場合の発進
時や、重い荷物を積んでの発進時、さらには登り坂での
発進時において極めて有用であり、また限られたバッテ
リを有効に使用するため、バッテリ重量を軽減化するこ
とができ、車両本体も軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るパワーアシスト自転車
の側面図である。
【図2】図1の自転車の後面図である。
【図3】図1の自転車の平面図である。
【図4】モータ駆動機構の取付状態を説明するための斜
視図である。
【図5】図1の自転車の制御部の構成を表すブロック図
である。
【図6】図5の制御部の制御動作を説明するための図で
ある。
【図7】モータ駆動機構の詳細を示す断面図である。
【図8】ペダルトルクセンサの詳細を説明するために一
部断面して示す正面図である。
【図9】図8のA−A線に沿った断面図である。
【図10】ペダルトルクセンサによるトルク検出原理を
説明するための図である。
【符号の説明】
10a…前輪 10b、10c…後輪 11…ペダル 13…モータ 14…ギアボックス 16…コントローラ 20…ペダルトルクセンサ 21…速度センサ 23…電源スイッチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の車輪と、 トルクを発生するペダルと、 このペダルにより発生したトルクを前記車輪に伝達する
    トルク伝達手段と、 前記ペダルのトルクの大きさを検出するトルク検出手段
    と、 前記車輪の回転速度より車速を検出する車速検出手段
    と、 モータと、 前記車速検出手段により検出された車速が一定値以下
    で、前記トルク検出手段により検出されたトルクが一定
    値以上、かつ前記ペダルが正転状態のときに前記モータ
    の駆動力を前記車輪に伝達するモータ駆動力伝達手段と
    を具備したことを特徴とするパワーアシスト自転車。
JP5006799A 1993-01-19 1993-01-19 パワーアシスト自転車 Pending JPH06211179A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5006799A JPH06211179A (ja) 1993-01-19 1993-01-19 パワーアシスト自転車

Applications Claiming Priority (1)

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JP5006799A JPH06211179A (ja) 1993-01-19 1993-01-19 パワーアシスト自転車

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06211179A true JPH06211179A (ja) 1994-08-02

Family

ID=11648233

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JP5006799A Pending JPH06211179A (ja) 1993-01-19 1993-01-19 パワーアシスト自転車

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