JPH0735157B2 - 電動機補助式自転車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電動機を用いて自転車の駆動を補助する電動
機補助式自転車に関する。

〈従来の技術〉 従来から、ペダルを漕ぐ力を軽減するべく電動機が付設
された自転車が提案されている。

このような自転車に於ては、例えば１つの偏平型電動機
を、その出力軸が車輪の回転軸と平行となるように搭載
し、上記出力軸を動力伝達部材等を介して車輪の外周面
に当接させ、車輪を駆動する構造や互いに左右に対向す
る一対の電動機をもって車輪を駆動する構造が知られて
いる。

ところで、自転車で走行する場合、例えば登り坂やぬか
るみ路の場合には大きなトルクの動力補助が望まれ、平
坦路や下り坂ではトルクは小さくても良いが、高速走行
となることが考えられることから高速走行に対応する回
転補助が望まれる。

しかしながら、上記したような１つの電動機を用いた電
動機補助式自転車では、電動機の駆動力が一定であるこ
とから、そのような対応ができず、高速走行用に設定す
ると低速度走行を行う際にはブレーキを用いなければな
らないなど無駄に電力を消費し、低速度走行用に設定す
ると高速走行時に動力補助ができなくなるなど効率的な
動力補助が困難であった。また、一対の電動機をもって
車輪を駆動する場合、選択的に一方または両方の電動機
を用いれば或る程度駆動力を変更できるが、特に一方の
電動機のみを用いた場合に他方の電動機が単なる負荷と
なり、また、上記同様低速走行時及び高速走行時のいず
れの場合にも効率的に動力補助を行うことは困難であっ
た。また、例えばそこで、その制御に電流コントローラ
を有する制御回路を用いることが考えられるが、コスト
が高騰化する問題がある。即ち、従来の電動機補助式自
転車では走行状態に応じた適正な動力補助をすることが
できないと云う問題があった。

〈発明が解決しようとする課題〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、低速度及び高速度走行を容易に制御でき、電動機の
軸受負荷が軽減され、小型化、軽量化されると共に長時
間に亘り適正な動力補助が可能な電動機補助式自転車を
提供することにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は本発明によれば、電動機補助式自転車
であって、互いに同軸的に、かつ左右対称に対向するよ
うに搭載された一対の電動機と、車輪を駆動するための
動力伝達部材と、前記各電動機の出力軸と前記動力伝達
部材との間に互いに独立して設けられ、かつ前記各出力
側から前記動力伝達部材に向けてのみ駆動力を伝達する
一対のワンウェイクラッチと、前記電動機のいずれか一
方或いは両方に選択的に前記電源を供給するための第１
のスイッチ手段と、前記電動機を駆動するための複数の
電源と、前記各電動機に対する前記各電源の接続状態を
直列及び並列のいずれか一方から選択するための第２の
スイッチ手段とを有することを特徴とする電動機補助式
自転車を提供することにより達成される。

〈作用〉 このようにすれば、電動機を両方用い、かつ電源を直列
に接続する第１のパターン、使用する電動機を１つと
し、かつ電源を直列に接続する第２のパターン、電動機
を両方用い、かつ電源を並列に接続する第３のパター
ン、使用する電動機を１つとし、かつ電源を並列接続と
する第４のパターンが設定でき、例えば第１のパターン
は高い補助力を必要とする発進時や登り坂やぬかるみ
路、または高速回転時に設定し、補助力の必要程度に応
じて第２、第３のパターンを設定し、補助力を殆ど必要
としない平坦路や下り坂で、電力消費量を節約する第４
のパターンを設定するといった対応が可能となり、無駄
な電力消費を防止して小さな装置で長時間に亘り適正な
動力補助が可能となるとなると共に各モータと動力伝達
部材との間に別々のワンウェイクラッチを介在させるこ
とで、一方のモータのみを使用した場合や一方のモータ
が個体差により他方のモータよりもその駆動力が高い場
合に他方のモータが負荷となることがなく、この点から
も無駄な電力消費を防止し得る。

〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。

第１図は、本発明に基づく電動機補助式自転車の構成を
示す側面図である。当該自転車のフレームユニット１の
前端部には、ハンドル２に連結された前輪３が設けられ
ている。また、フレームユニット１の後端部には後輪４
が設けられており、この後輪４は、フレームユニット１
中央上部のサドル５の下方に設けられた変速ギヤ６にチ
ェーン７を介して接続されている。変速ギヤ６はペダル
と一体をなすペダルクランク軸８に固着されている。

後輪側のフレーム９には、後輪５の外周に接するように
電動機ユニット10が固着されている。また、この電動機
ユニット10は、フレームユニット１中央部のフレーム11
〜13間に郭成される空間に受容された電源ユニット14に
電気的に接続されている。この電源ユニット14は12Vで
あって良い所定の電圧を供給する一対のバッテリ15、16
からなる。

第２図は、電動機ユニット10を拡大して示す断面図であ
り、第３図は電動機ユニット10を後側から見た部分断面
図である。電動機ユニット10は、概ね円柱をなし、該ユ
ニットに固着されたアーム17がフレーム９に固着された
ブラケット18に対して枢軸19を介して保持されており、
第２図に矢印に示すように、電動機ユニット10は枢軸19
を支点として当該自動車の前後方向に回動可能となって
いる。また、フレーム９にアーム20を介して固着された
ボルト部材21が電動機ユニット10の上部ケーシング22に
開設された通孔23を貫通しており、このボルト部材21の
貫通部分に巻装された圧縮コイルばね24により、電動機
ユニット10は後輪４の外周面に当接する方向に付勢され
ている。

一方、第３図に良く示すように、電動機ユニット10は、
互いに同軸的に対向する一対の電動機25及び26を有して
おり、これら電動機25、26の互いに対向する出力軸27、
28には各々ボス部材29、30が嵌着している。また、両ボ
ス部材29、30にはワンウェイクラッチ31、32を介して動
力伝達部材33が嵌装されている。この動力伝達部材33
は、多数の略軸線方向溝が形成された曲面状外周面33a
を有し、この外周面33aが後輪４の表面に当接し該後輪
を回転駆動するようになる。ここで、ワンウェイクラッ
チ31、32は、電動機25、26の出力軸27、28から動力伝達
部材33には駆動力を伝達するようになっているが、動力
伝達部材33から出力軸27、28には伝達しないワンウェイ
クラッチからなる。

本実施例によれば、動力伝達部材33を後輪４の表面に押
圧することによる後輪４からの反力を両出力軸27、28に
て受けているため、１つの電動機を用いる場合に比較し
て出力軸の軸受負荷が軽減されている。

第４図は、本実施例の制御回路図である。電動機25は、
互いに連動する第１のスイッチ手段としてのスイッチ3
5、36を介して両バッテリ15、16に接続されている。ま
た、電動機26は第２のスイッチ手段としてのスイッチ37
を介して電動機25と同様に両バッテリ15及び16に接続さ
れている。

以下に、本実施例の作動要領を第２図及び第４図を参照
して説明する。まず、第４図に示す状態即ちスイッチ3
5、36をオフとし、かつスイッチ37もオフとした状態か
ら両スイッチ35、36を接点Ａの位置に移動させることに
より、両バッテリ15、16が並列に接続され、電動機25を
駆動する。即ちこの状態では電動機ユニット10から最も
弱い駆動力が得られる。このとき、例えば搭乗者がペダ
ルを強く漕ぐことにより、後輪４が動力伝達部材33より
も速く回転した場合、上記したワンウェイクラッチ31、
32の作用により動力伝達部材33から両電動機25、26側に
は回転力が伝達されず、搭乗者の漕ぐ際の抵抗となるこ
とがない。また、各ワンウェイクラッチ31、32が互いに
独立していることから停止している電動機26が電動機25
の負荷になることがない。

次に、両スイッチ35、36をＡの位置としたままの状態で
スイッチ37をオンすることにより電動機25と共に電動機
26も駆動され、電動機ユニット10から比較的強い駆動力
が得られる。また、再度スイッチ37をオフにし、両スイ
ッチ35、36をＢの位置に移動することによりバッテリ1
5、16が直列に接続され、電動機25が例えば12Vの倍の24
Vで駆動されるようになり、電動機ユニット10から強い
駆動力が得られる。

更に、両スイッチ35、36をＢの位置としたままの状態で
スイッチ37をオンすることにより、電動機26も24Vで駆
動され、電動機ユニット10から最も強い駆動力が得られ
る。従って、本実施例ではスイッチ35〜37を選択的に操
作することにより４通りの駆動力が得られるようにな
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されず様々な応用が可能
であることは云うまでもなく、上記実施例では電動機を
駆動するための電源ユニットを一対のバッテリで構成し
たが、３つ以上の電源で構成し、供給電圧を３つ以上選
択可能としても良い。

［発明の効果］ このように本発明によれば、複数の電源が選択的に並列
／直列接続可能な一対の左右対称なモータの一方または
両方の駆動力を、選択的に、各モータ毎に設けられたワ
ンウェイクラッチ及び共通の動力伝達部材を介して車輪
に伝達する構成とし、各モータの駆動力を適正に車輪に
伝達可能とし、また走行状況に応じて使用するモータの
数及び／または電源の接続状態を選択的に変更可能とす
ることにより、状況に応じた駆動力を車輪に効率的に供
給することが可能となり、自転車の快適な走行状態を得
ることができる。以上のことから本発明の効果は極めて
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された電動機補助式自転車の構成
を示す側面図である。 第２図は第１図の要部拡大断面図である、 第３図は第２図の要部を自転車の後側から見た部分破断
図である。 第４図は本発明に基づく実施例の制御回路図である。 １……フレームユニット、２……ハンドル ３……前輪、４……後輪 ５……サドル、６……ギヤ ７……チェーン、８……ペダルクランク軸 ９……フレーム、10……電動機ユニット 11〜13……フレーム、14……電源ユニット 15、16……バッテリ、17……アーム 18……ブラケット、19……枢軸 20……アーム、21……ボルト部材 22……上部ケーシング、23……通孔 24……圧縮コイルばね、25、26……電動機 27、28……出力軸、29、30……ボス部材 31、32……ワンウェイクラッチ 33……動力伝達部材、33a……外周面 35〜37……スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機補助式自転車であって、 互いに同軸的に、かつ左右対称に対向するように搭載さ
   れた一対の電動機と、 車輪を駆動するための動力伝達部材と、 前記各電動機の出力軸と前記動力伝達部材との間に互い
   に独立して設けられ、かつ前記各出力軸から前記動力伝
   達部材に向けてのみ駆動力を伝達する一対のワンウェイ
   クラッチと、 前記電動機のいずれか一方或いは両方に選択的に前記電
   源を供給するための第１のスイッチ手段と、 前記電動機を駆動するための複数の電源と、 前記各電動機に対する前記各電源の接続状態を直列及び
   並列のいずれか一方から選択するための第２のスイッチ
   手段とを有することを特徴とする電動機補助式自転車。