JPH05310177A - 電動モータ付き自転車 - Google Patents

電動モータ付き自転車

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JPH05310177A
JPH05310177A JP14374192A JP14374192A JPH05310177A JP H05310177 A JPH05310177 A JP H05310177A JP 14374192 A JP14374192 A JP 14374192A JP 14374192 A JP14374192 A JP 14374192A JP H05310177 A JPH05310177 A JP H05310177A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、人
力による踏力の変化に対応して前記電気駆動系の出力を
制御する電動モータ付き自転車において、踏力検出手段
の可動部分の作動が円滑でない時にも運転者の意に反し
て大きな電気駆動系出力が発生するのを防ぎ、運転感が
悪くなるのを防止する。 【構成】 踏力を検出する踏力検出手段と、踏力が基準
値以上の状態が一定時間以上継続することから電気駆動
系の出力を制限する出力制限手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人力による駆動系と電
動モータによる駆動系とを並列に設け、電動モータによ
る駆動力を人力による駆動力(以下踏力という)の変化
に対応して制御するようにした電動モータ付き自転車に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】踏力を検出し、この踏力の大小に対応し
て電動モータの駆動力を制御するものが公知である(特
開昭50−125438号、実開昭56−76590
号、特開平2−74491号等)。すなわち人力の負担
が大きい時には電動モータの駆動力も増やして人力の負
荷を減らすものである。
【0003】ここに踏力は通常踏力を機械的変位に変
え、この機械的変位を電気的に検出することにより求め
られる。例えば踏力をチェーンを介して後輪に伝えるも
のでは、張り側のチェーンにばねによりチェーン走行方
向に直交する方向の変位を付与し、踏力の増減に伴うチ
ェーンの変位量から踏力を求めることができる(特開昭
50−125438)。
【0004】
【従来の技術の問題点】しかしこのように機械的変位に
より踏力を検出するものでは、検出手段の可動部分等に
泥やほこり、油等が付着した時に作動が円滑でなくなる
ことがあり得る。このような可動部分は日常の点検によ
り清掃されているべきであるが、この清掃を怠ることに
よりこの可動部分の踏力に対する追従性が悪くなること
は、通常経験されることである。
【0005】図7はこの踏力検出手段に生じる不具合の
態様例を示す図である。これらの図で横軸には時間t、
縦軸には検出した踏力FL をとり、破線の曲線が実際の
踏力Pの変化を示す。またFL0は基準値であり、検出し
た踏力FL がこの基準値FL0以上の時に踏力有りと判断
して電気駆動系を作動開始させる。
【0006】図7の(A)は検出手段の可動部分が固着
して一定踏力FL1(>FL0)を出力し続ける態様を示
す。同図の(B)は可動部分が半固着状態となり検出し
た踏力FL2がほぼ鋸歯状に変化する態様を示す。また同
図の(C)は可動部分に異物がはさみ込んだ態様を示
し、検出した踏力FL3が一定以下に減少しないものであ
る。
【0007】実際の踏力Pは図7に示すように周期的に
増減しているから、検出した踏力FL も周期的に増減す
べきであるが、このような態様が発生すると踏力が加わ
っていない状態においても相当に大きな踏力が加わって
いると判断されることになる。従ってこの時には、運転
者の意に反した大きな電気駆動系出力を発生することに
なり、運転感が悪くなるという問題があった。
【0008】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、踏力検出手段の可動部分の作動が円滑でな
い時にも運転者の意に反して大きな電気駆動系出力が発
生することがなく、運転感が悪くなるのを防止すること
ができる電動モータ付き自転車を提供することを目的と
する。
【0009】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、人力駆動系
と電気駆動系とを並列に設け、人力による踏力の変化に
対応して前記電気駆動系の出力を制御する電動モータ付
き自転車において、踏力を検出する踏力検出手段と、前
記踏力が基準値以上の状態が一定時間以上継続すること
から前記電気駆動系の出力を制限する出力制限手段とを
備えることを特徴とする電動モータ付き自転車により達
成される。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例の側面図、図2はそ
の動力系統図、図3はその動力系の展開図、図4は踏力
の検出部を示す側面図、図5はそのV−V線断面図、図
6は本発明の一実施例の動作流れ図である。
【0011】図1において、符号10はメインフレーム
であり、ヘッドパイプ12から斜下後方へのびて後輪1
4の車軸に至る。このメインフレーム10にほぼ直交す
るようにシートチューブ16が固着され、このシートチ
ューブ16の上端にはサドル18を支持するシートポス
ト20が固定されている。
【0012】シートチューブ16の下部には下に開いた
筒部16aが形成され、この中に直流電動モータ22が
収容される。シートチューブ16の下端には動力ユニッ
ト24が固定されている。この動力ユニット24はボト
ムブラケットケース(以下BBケースという)26と、
このBBケース26から後方へのびるリヤステー28と
を備え、このリヤステー28の後端には後輪14が固定
されている。なお右側のリヤステー28(図3)には駆
動軸30が挿通される。
【0013】次に動力ユニット24を説明する。図1、
3においてBBケース26にはクランク軸32が貫挿さ
れ、その両端にクランク34が固定されている。クラン
ク34にはクランクペダル36、36が取付けられてい
る。
【0014】後輪14の車軸38の左端は、左のリヤス
テー28に固着したエンドプレート28aに固定され、
この車軸38の右端は右のリヤステー28に固定された
傘歯車ケース40に固定されている。車軸38にはハブ
42が回転自在に保持され、このハブ42には駆動軸3
0の回転が傘歯車機構44および一方向クラッチ43を
介して伝えられる。
【0015】前記電動モータ22はBBケース26に上
から図3に示すように嵌合されて固定され、そのモ−タ
軸22aはクランク軸32に直交しかつ車体幅方向中央
付近に位置する。BBケース26は、シートチューブ1
6の筒部16a内にこのモータ22を下から挿入するよ
うにして筒部16aに嵌合され、4本のボルト46(図
3参照)によって結合される。
【0016】このモータ22の回転は図3に示すよう
に、一方向クラッチ48、遊星歯車式減速機50、小傘
歯車52、大傘歯車54を介して、クランク軸32に回
転自在に保持された筒型の合力軸56に伝えられる。こ
の合力軸56の回転はさらに傘歯車機構58によって前
記駆動軸30に伝えられる。
【0017】後輪14からモータ22へ向う回転はハブ
42に内装した一方向クラッチ43により遮断される。
なお前記遊星歯車式減速機50は公知のものであり、モ
ータ22により回転されるサンギヤとBBケース26に
固定されたリングギヤとの間にあってこれらに噛合する
遊星ギヤの公転を小傘歯車52に伝えるものである。
【0018】一方ペダル36から人力により入力される
回転は、クランク軸32、一方向クラッチ60、遊星歯
車式増速機62を介して大傘歯車54に伝えられる。こ
のためクランク軸32から入力された回転はこの大傘歯
車54から合力軸56、傘歯車機構58を介して駆動軸
30に伝えられる。このクランク軸32の回転はモ−タ
22の停止中にはクラッチ48の作用によりモ−タ22
に伝わらない。またクランク軸32の停止中あるいは逆
転中にはクラッチ60の作用によりモ−タ22の回転は
クランク軸32に伝わらない。ここに駆動軸30はモ−
タ軸22aを含む車体前後方向の平面Aの右側に位置す
る(図3参照)。
【0019】遊星歯車式増速機62は図3、5に示すよ
うに、大傘歯車54に固定されたリングギヤ62aと、
踏力検出レバー64に固定されたサンギヤ62bとこれ
らの間に介在する遊星ギヤ62cとを備える。クランク
軸32はこの遊星ギヤ62cを一方向クラッチ60を介
して公転させる。
【0020】なお踏力検出レバー64は、ペダル36に
よる人力駆動時の駆動力をサンギヤ62bに加わる反力
により検出する踏力検出手段65の一部を構成するもの
である。この踏力検出手段65は前記平面Aの左側に位
置する。
【0021】すなわちこの踏力検出手段65のレバー6
4は、図4、5に示すように2つの突起64a、64b
を持ち、一方の突起64aはストッパ66に当接して図
4で時計方向への回転、換言すればペダル36の踏力が
加わる方向と逆方向の回転を規制する。突起64bには
他の第2のレバー68が当接し、レバー64の反時計方
向の回転によってこの第2のレバー68が時計方向に回
転する。
【0022】この第2のレバー68には復帰ばね70に
より復帰習性が付与され、これによりレバー64は図4
で時計方向への復帰習性が付与される。そしてこの第2
のレバー68の回転量は踏力センサとしてのポテンショ
メータ72に伝えられる。この結果ペダル36の踏力に
比例してレバー64が図4で反時計方向に回動し、第2
のレバー68が時計方向に回動するから、この踏力がポ
テンショメータ72の回転量から求められる。
【0023】図1で80は鉛酸電池などの充電可能な電
池、82はコントローラであり、これらは前記メインフ
レーム10のヘッドパイプ12とシートチューブ16と
の間に収容されている。図1において84は大傘歯車に
対向して設けた車速検出手段であり、この大傘歯車56
の回転を電磁的にあるいは光学的に検出する公知の構造
のものが使用できる。
【0024】ポテンショメータ72で検出した踏力FL
および車速検出手段84で検出した車速Sはコントロ−
ラ82に入力され、このコントロ−ラ82はこの踏力F
L と車速Sに基づいてモータ電流を制御しモータトルク
M を発生させる。
【0025】すなわちコントロ−ラ82では車速Sに対
応するモ−タ回転速度N0 を求める一方、踏力FL に対
応するモ−タトルクTM を求める。この演算に用いるデ
−タはメモリ82a(図2)に予め記憶しておくのは勿
論である。このコントローラ82はメモリ82aに記憶
した動作プログラムに基づいて構成される出力制限手段
82c(図2)を持つ。
【0026】この出力制限手段82cは検出した踏力F
L を基準値FL0と比較し、FL >FL0の状態が一定時間
0 以上継続する時には踏力検出手段65に異常有りと
して例えば電気駆動系の作動を停止させることにより電
気駆動系の出力を制限するものである。次にその動作を
図6を用いて説明する。
【0027】電源スイッチ(図示せず)をオンにすると
作動開始し(ステップ100)、まず検出した踏力FL
を基準値FL0と比較する。走行前にFL >FL0ならば可
動部分がすでに固着していると考えられるから電気駆動
系による補助駆動は行わない(ステップ102、N
o)。FL ≦FL0なら正常として電気駆動系による補助
駆動を開始する(ステップ102、YES→ステップ1
04)。
【0028】この補助駆動が始まってから、FL >FL0
になるとこの状態の継続時間tを計測する(ステップ1
06、108)。この継続時間tは一定時間t0 と比較
され(ステップ110)、t<t0 ならばこのFL >F
L0の状態が続く継続時間tを積算し続ける(ステップ1
12、NO)。すなわちステップ110〜112の動作
に必要なサイクル時間tm を1サイクル毎に加算してゆ
く(ステップ114)。
【0029】この積算時間すなわち継続時間tが一定時
間t0 に達する前に踏力FL が基準値FL0以下に戻れば
(ステップ112、YES)、計時を終了して継続時間
tを0に復帰させる(ステップ116)。そして踏力F
L を監視するステップ106に戻る。
【0030】FL >FL0の継続時間tが一定時間t0
上続いた時には(ステップ110、YES)、踏力検出
手段65の可動部分が固着したりして図7の(A)、
(B)、(C)に説明した状態が発生していると考えら
れる。従ってこの時には電気駆動系による補助駆動を停
止し(ステップ118)、継続時間tを0に復帰させ
(ステップ120)、以後電気駆動系の作動を停止させ
たままにする(ステップ122)。なお一定時間後にス
テップ102に戻るようにしてもよい。
【0031】このように検出した踏力FL が基準値FL0
を越える状態が一定時間t0 続く時には電気駆動系によ
る補助駆動を停止するから、意に反して電気駆動系によ
る駆動力が発生し続けることがなくなる。なおこの実施
例では電源オン時に(ステップ100)、すでに可動部
分が固着していて大きい踏力FL を出力している時に
は、ステップ102により次のステップ104に入るこ
とが阻止される。このため電源オン直後に電気駆動系が
意に反して起動することがない。
【0032】なお本発明は演算に用いる一定時間t0
は、予想される最低速度でのペダル周期程度に設定する
のが望ましい。しかし基準値FL0、一定時間t0 等は、
本発明の効果を得られる範囲で増減したり変化させても
よく、本発明はこの場合を包含する。またステップ10
2とステップ106あるいは112の基準値FL0は同一
でもよいが、ステップ102の基準値FL0を他のステッ
プ106、112の基準値FL0と変えてもよい。
【0033】以上の実施例は駆動軸30を用いたシャフ
トドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆動す
るが、本発明は合力軸56にスプロケットを固定してチ
ェ−ンドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆
動するものであってもよく、このチェーンの変位から踏
力FL を検出するものであってもよい。
【0034】
【発明の効果】本発明は以上のように、踏力検出手段で
検出した踏力(FL )が、一定時間(t0 )以上の間基
準値(FL0)以上となった時には、踏力検出手段の可動
部分の動きが円滑でなくなったものとして電気駆動系の
作動を停止させるから、運転者の意に反して電気駆動系
が作動して補助駆動力を発生するのを防止することがで
きる。このため運転感が良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側面図
【図2】その動力系統図
【図3】その動力系の展開図
【図4】踏力の検出部を示す側面図
【図5】そのV−V線断面図
【図6】本発明の一実施例の動作流れ図
【図7】踏力検出手段の可動部分に生じる不具合の態様
を示す図
【符号の説明】
14 後輪 22 電動モータ 32 クランク軸 65 踏力検出手段 72 踏力センサ 82 コントロ−ラ 82c 出力制限手段 FL 踏力 FL0 基準値 t 継続時間 t0 一定時間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設
    け、人力による踏力の変化に対応して前記電気駆動系の
    出力を制御する電動モータ付き自転車において、踏力を
    検出する踏力検出手段と、前記踏力が基準値以上の状態
    が一定時間以上継続することから前記電気駆動系の出力
    を制限する出力制限手段とを備えることを特徴とする電
    動モータ付き自転車。
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