JPH0743628U - 補助力パック - Google Patents

Abstract

(57)【要 約】 チェーンセンサーと自動変速ギアーとモー
タと処理装置とバッテリーからなる人力車用補助力供給
パック 【目 的】 騒音、公害のない近距離用乗り物として、
自転車等従来からの人力車に電気的補助力をつけバイク
等の代わりに普及させる。 【構 成】 チェーン張力センサー、自動変速ギアー、
モータ、処理装置、バッテリーおよび出力ギアからな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

近距離交通一般。狭い場所での近距離物流。遊戯場、ゴルフ場でのカート。

【０００２】

【従来の技術】

従来は、車輪の中心軸にモータを取り付け、補助力を供給するのが一般的であっ た。 また、補助力の制御はすべて電気的に処理されていた。 また、人力の強さや回転数を検出する機構も高価であった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

特に自転車などでは、小形で効率がよく、従来の自転車にも適用できるようにパ ック状にし、着脱容易・安価・コンパクト性をねらう。 また、大衆向けのため、安全性・故障の少なさを狙う。 さらに、より効率の良い構成を提案する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

車輪軸でのモータ取り付けを止め、チェーンな車輪外周駆動とし、専用自転車 ではなく、従来の自転車にも取り付け可能なパックとする。 人力だけでよいときは、電気的のみならず機械的にもモータとの結合を切り離し 、損失の低減、モータ寿命の延長、不測の事故防止を計る。

【０００５】 図１は、チェーンに補助力を加える方式の補助力パックの構成外観図である。 同図で、１は自転車の後輪、２はチェーン、３は本案に基ずくモータ、４は出力 ギア、８はセンサー用スプロケット、５はレバー、６は処理装置、７はバッテリ ー、９はギアボックスで、モータとプーリーなどで連結している。 図２はチェーン張力検出と変速切り換えの機構原理図で１１はバネ材、１２は出 力軸、１３は変速機、１４は張力を電気信号に変換するセンサーである。 図３は変速機１３の内部構造の一例であり、１６は出力側ギア２組、１５はモー タ側ギア２組をしめす。

【０００６】 図１、図２、図３をつかって動作を説明する。 自転車ペタルが軽く動くか、停止・逆転のときはチェーン２はたわみ、スプロケ ット８は下がったままで、モータ３と駆動ギア４とは切り離されている。（図２ 、図３でレバー１０は右端に寄っている。） ペダルに加わる力が増すと、弛まされていたチェーン２が張るようになり、スプ ロケット８が上に上がりレバー５が右回転状に傾く。この状態がある値以上にな ると図３のスライドレバー１０が左に動き、１６の左のギアが１５の左のギアと 噛み合い、同時に図２の処理装置からの電気信号によりモータ３が適切なスピー ドで回転し、図１の出力スプロケット４により補助力をチェーン２にあたえる。

【０００７】 図２は、図１でのスプロケット８とギア１３の関係の機構の詳細である。 人力が強くなるとスプロケット８は上昇し、レバー５は支点ｂを中心に右に傾く 。 人力の強さが弱まると、バネ１１の力が勝ってレバー５は左に傾く。 レバー５とレバー１０はワイヤー９で連動していてギアー１３の内部ギアーの噛 み合いを空転・低トルク・高トルクの３段階に切り替える。

【０００８】 図３に変速器１３の詳細例を示す。 １６は軸１２に対し左右にはスライドするが回転に対しては一体となって回転す る２組のギア、１５もモータ軸と一体で回転する２組のギアである。 １０は１４に対して左右は一体となって動くが、回転に対してはフリーである。 図のような状態では、１６と１２は切り離されているが、レバー１２が左にスラ イドすると、１４と１６の左のギアが噛み合い１６と１２は高回転結合し、さら にスライドすると低回転結合する。

【０００９】 空転を設け、ある張力まではモータ軸とチェーン駆動軸とが切り離されているこ とは、モータの保持トルクからくる軽快な運転の阻害を無くするのみならず、電 気系の異常による暴走回転時にも足にまで影響しないメリットがある。 また、無駄なモータ回転やバッテリー消費を阻止することができる。 以上のような機械的動きに連動して、モータ３に加える電気信号は処理装置６が 制御する。 すなわち、変位センサー１４は、レバー１０の変位よりチェーン２の張力のみな らず、チェーンピッチによる微振動によるチェーンスピードを電気信号に変える 。

【００１０】 図４は処理装置６の詳細例である。 同図で１４はチェーン張力−電気信号変換センサー、１７は増幅器、１８は直流 ・交流分離器、１９は周波数−電圧変換器、２０は比較スイッチ、２１は合成器 、２２は比較出力器、２３は鋸歯状波発生器である。

【００１１】 チェーン張力センサー１４は、光の遮蔽量または圧力変化量を電気信号に変換す る。このときチェーンスプロケットは、チェーン歯ごとに小さく上下する信号と 張力の変化に伴う大きな信号の合成信号が得られる。 増幅器１７、分離器１８、周波数−電圧変換器１９を通してチェーン張力とチェ ーン速度を得ることができるが、勿論チェーン速度は別の（たとえば出力ギア） 手段で得てもよ。 一方、比較スイッチ２０は固定電圧とチェーン張力電圧との比較により高い電圧 から低い電圧に変える。（変速器が高いトルク・低速度の切り替時に対応し、ス イッチ２０の代わりに変速器からの信号等を利用してもよい。）

【００１２】 合成器２１の出力電圧はしたがって、チェーン張力、チェーン速度が大きいとき 大きくなる（比較スイッチがローになると小さい値にリセットされる）。 比較出力器２２は、この合成器出力電圧と鋸歯状波電圧（２３出力）とを比較し 、パルス幅変調出力（ＰＷＭ）を出力し、これがモータを駆動する信号となる。

【００１３】 図５はモータ３の特性図を示す。 横軸２６はトルク、縦軸２７はモータ回転数、、電流、効率を示す。 電圧・電流を増加してトルクが増加し、点Ｃに達したとき変速器のギアが切り替 わったとすると、ギア比の落差に相当の点Ｄに相当の電圧まで切り替える。 このように制御すると、効率の良い曲線２５の山の近くで利用できる性能上のメ リットのほか、運転者に与えるギア切り替え時の不愉快なトルク差が激減される 。

【００１４】 以上、チェーン方式の補助力供給パックはコンパクトであり、制御も楽であるの で、チェーン張力の中程度以下（１００ｋｇ以下）の人力車に有効である。 しかしながら普及型自転車などでは、ペダルを６０ｋｇ以上でこぐ場合、チェー ンには１２０ｋｇ以上かかり、車輪外周では１５ｋｇ程度である。 例えば、駆動スプロケット直径４Ｃｍでチェーン張力の全部を補助すると、２４ ０ｋｇ−Ｃｍのトルク必要であり、モータから多くのギアを経由して供給する必 要がある。 （小型モータでは数ｋｇ−Ｃｍ以下が多い。）

【００１５】 図６は、車輪外周に補助動力を加える方式の原理図である。 同図で、図１と大きく異なる点は、第一に駆動スプロケト４が従来の自転車の後 輪の外周（リム）を補助していることであり、第二にギアボックスがなく、変速 器９のみがモータ３と駆動スプロッケット４とをつないでいることである。

【００１６】 また、スリップ防止のため車輪外周（リム）にはギア状に凹凸をいれるか（２ ８）、図７のような着脱容易な凹凸ベルトを設ける。 図７の２９はタイヤとリムの隙間に食い込むようフック状になっている。３０は スポークに引っかける構造であるが、勿論車輪の両面に凹凸ベルトにしたもので 両面とも２９のようにフック状にしてもよい。 図６の処理装置６は前述のものとほぼ同じだが、ギアから得られる速度はチェー ンでなく、駆動スプロケットの速度となる。

【実施例】

図１

【考案の効果】

【００１７】 本考案によれば、小型安価なモータ・ギアを人力車の軽快さを損なう事なく補助 装置とすることが可能である。 この結果従来の人力車は坂道、荷物搭載、風雨に対しても軽く運転できるため、 折り畳み雨よけの常設の助走車（助力車）も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】：チェーン駆動方式 助動パック（構成概要
図）

【図２】：機械的動作 概要図例

【図３】：変速機 詳細例

【図４】：処理装置

【図５】：モータ特性図

【図６】：車輪外周駆動方式 助動パック（構成概要
図）

【図７】：外周ギアベルト詳細

【図８】：

【符号の説明】

１：自転車の後輪 ２：自転車のチェーン ３：モータ ４：駆動ギア（スプロケット） ５：センサー・レバー ６：処理装置 ７：バッテリー ８：センサー・スプロケット ９：ギアボックス １０：レバー（変速器用） １１：バネ １２：出力軸 １３：変速器 １４：センサー １５：変速ギア（モータ側） １６：変速ギア（出力側） １７：増幅器 １８：ＡＣ−ＤＣ分離器 １９：周波数−電圧変換 ２０：比較スイッチ ２１：合成器 ２２：比較出力器 ２３：鋸歯状波発生器 ２４：回転速度直線 ２５：効率曲線 ２６：横軸（トルク直線） ２７：縦軸 ２８：ギアベルト ２９：フック（爪） ３０：帯フック

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図８

【補正方法】削除

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力車に補助力を付加する助走車（また
   は助力車）において、チェーンまたは車輪外周を駆動
   し、従来の自転車にも取り付け可能なことを特徴とする
   補助力パック。