JPH0796882A - 電動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 坂道を含む道路の走行ができ、又運転操作が
容易で、１充電当りの走行距離を２倍位とする電動自転
車を得ることである。更に又停止時に手で押すことによ
り自転車を前後に移動できるようにすることが目的であ
る。 【構成】 駆動源となる直流電動機及びその変速装置及
び車載蓄電池を自転車のサドルの下部近傍に装着し、電
動機の正逆転により変速比を変更できる自動変速装置と
なっている。足踏みペタルによる走行は周知の手段と
し、付加される電動機による走行を独立に行ない若しく
は両者を併用できる構成とする。又停止時に自転車を手
で押すことにより前後進できる構成となっている。ハン
ドルのグリップにより走行の為の電動機の出力トルクを
制御し、グリップより手を離すと出力トルクを零復帰せ
しめることにより、運転時の操作と慣性走行を自然にし
かも容易に行なうことのできる構成としている。所要の
走行の為のトルクを変速比を自動的に変更し若しくは手
動により変更することにより坂道の走行を容易に行なう
ことができる構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】周知の足踏み自転車に付加して直
流電動機の駆動力により前進せしめる電動自転車に利用
される。

【従来の技術】足踏みペタルによる自転車に直流電動機
と蓄電池を載置して走行する電動自転車は周知で、実施
化された例がある。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】

第１の課題 足踏みペタルにより走行するときに、直流
電動機とその減速装置が負荷となることなく、走行感覚
に変化を生ずることを防止する必要がある。 第２の課題 足踏みペタルと直流電動機の駆動力とを併
用して坂道を登坂できることが必要となる。 第３の課題 直流電動機の駆動力のみにより走行する第
１のモード及び足踏みペタルのみで走行する第２のモー
ド及び両者を併用する第３のモードを変更選択する場合
に、特別な手動操作があると使用し難く、特に老人小供
の場合に事故を誘発する問題点がある。 第４の課題 平地を走行するときと坂道を登坂するとき
では所要トルクに大きい差があるので変速装置が必要と
なる。変速装置は自動車では周知の変速手段があるが、
構成が錯雑で大型高価となり、電動自転車に利用できる
ものはない問題点がある。 第５の課題 停止しているときに、自転車を押して自由
に後進することができる必要がある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】

第１の手段 足踏みペタルで駆動される大スプロケット
と、後車輪軸を１方向クラッチを介して駆動する小スプ
ロケットと、前記した大スプロケットと小スプロケット
との間に掛けられたチエーンとを備えた自転車におい
て、自転車のサドルの下部の側部において車体に固定さ
れた第１の外筺に収納された車載蓄電池ならびに側部に
固定された第２の外筺に収納された直流電動機及びその
出力回転軸により駆動される変速装置と、該変速装置の
出力回転軸に固定した第１のプーリと、自転車の後車輪
回転軸に設けた第２のプーリと、第１，第２のプーリと
の間に掛けられたベルトにより自転車を前進する方向に
後車輪を駆動する駆動装置と、直流電動機の正転時に
は、その出力回転軸により駆動される第１の歯車によ
り、第１の１方向クラッチを介して変速比の小さいモー
ドで変速装置の出力回転軸を駆動し、直流電動機の逆転
時には、その出力回転軸により駆動される第２の歯車列
により、第２の１方向クラッチを介して変速比の大きい
モードで変速装置の出力回転軸を同方向に駆動する装置
と、直流電動機に開閉電気スイッチを介して供電する車
載蓄電池と、直流電動機の電機子電流検出装置ならびに
該装置と直流電動機の直列接続体に並列に逆接続された
フライホイールダイオードと、車載蓄電池より供電さ
れ、可変抵抗の抵抗値を変更することにより、これに対
応して変化される基準電圧を得る電気回路と、基準電圧
と電機子電流検出装置の検出電圧を比較し、後者の電圧
が前者の電圧を越えると直流電動機と車載蓄電池との間
に挿入されたトランジスタを不導通に転化し、電機子電
流が所定値まで降下すると該トランジスタを導通せしめ
るチョッパ回路と、ハンドルのグリップを手動で回動す
ることにより内部に収納された前記した可変抵抗を変化
して、回動に対応して基準電圧を増大せしめ、グリップ
より手を離すとスプリングバックして基準電圧を消滅せ
しめる装置と、直流電動機を正逆転せしめる手段と、自
転車の車体に設けた支軸により回動自在に支持されたレ
バーならびにその端部に回動自在に支持された第３のプ
ーリと、該レバーの端部に掛けられたスプリングにより
レバーが回動されて第３のプーリがベルトを側方より押
圧して張力を供与して、第１，第２のプーリのトルク伝
達を可能とし、レバーを手動により反対方向に所定角だ
け回動するとプーリがベルトより離間する方向に移動し
て、ベルトの張力を減少してベルトが滑動して第１，第
２のプーリ間のトルク伝達が停止される装置とより構成
されたものである。 第２の手段 足踏みペタルで駆動される大スプロケット
と、後車輪軸を１方向クラッチを介して駆動する小スプ
ロケットと、前記した大スプロケットと小スプロケット
との間に掛けられたチエーンを備えた自転車において、
自転車のサドルの下部の側部において車体に固定された
第１の外筺に収納された車載蓄電池ならびに側部に固定
された第２の外筺に収納された直流電動機及びその出力
回転軸により駆動される変速装置と、該変速装置の出力
回転軸に遊嵌された第１のスプロケットと、第１のスプ
ロケットを手動により該出力軸に固定し若しくは遊嵌せ
しめる択一選択手段と、自転車の後車輪回転軸に固定し
た第２のスプロケットと、第１のスプロケットが該出力
回転軸に固定されたときに、第１，第２のスプロケット
との間に掛けられたチエーンにより自転車を前進する方
向に後車輪を駆動する駆動装置と、直流電動機の正転時
には、その出力回転軸により駆動される第１の歯車列に
より、第１の１方向クラッチを介して変速比の小さいモ
ードで変速装置の出力回転軸を駆動し、直流電動機の逆
転時には、その出力回転軸により駆動される第２の歯車
列により、第２の１方向クラッチを介して変速比の大き
いモードで変速装置の出力回転軸を同方向に駆動する装
置と、直流電動機に開閉電気スイッチを介して供電する
車載蓄電池と、直流電動機の電機子電流検出装置ならび
に該装置と直流電動機の直列接続体に並列に逆接続され
たフライホイールダイオードと、車載蓄電池より供電さ
れ、可変抵抗の抵抗値を変更することにより、これに対
応して変化される基準電圧を得る電気回路と、基準電圧
と電機子電流検出装置の検出電圧を比較し、後者の電圧
が前者の電圧を越えると直流電動機と車載蓄電池との間
に挿入されたトランジスタを不導通に転化し、電機子電
流が所定値まで降下すると、該トランジスタを導通せし
めるチョッパ回路とハンドルのグリップを手動により回
動することにより内部に収納された前記した可変抵抗を
変化して、回動に対応して基準電圧を増大せしめ、グリ
ップより手を離すとスプリングバックして基準電圧を消
滅せしめる装置と、直流電動機を正義逆転せしめる手段
とより構成されたものである。

【０００４】

【作用】足踏みペタルにより前進走行し、これを休止す
ると慣性により走行する周知の自転車に次の作用を行な
う装置を付加するとともに、運転感覚を変化することな
く操作できる作用を有する。ハンドルのグリップの１部
を回転すると、回転角に対応して直流電動機の駆動トル
クを増大して走行し、この走行は足踏みペタルによる走
行と併用することができ、又それぞれ独立に行なうこと
もできる。ハンドルグリップの１部より手を離すとスプ
リングバックして、直流電動機による出力トルクが自動
的に消滅して、慣性による走行に転化し、走行距離を増
大する作用がある。電動機の正逆転により自動的に変速
比が選択される簡素な変速装置が採用されているので、
坂道の登坂を容易とし、いづれの変速比の場合にも慣性
走行を行なうことができる。停止中に手動により自転車
を後退せしめる必要があるが、このときにレバーを手動
により操作すると自由に後退することができる。以上に
述べた作用があるので、第１，第２，…，第５の課題を
解決することができる。

【０００５】

【実施例】図１は、自転車に本発明装置を付加した図面
で、他の周知の部分は省略して図示していない。点線２
４ａ，２４ｂ，２４ｃは自転車本体の３角フレームを略
示したものである。矢印Ｃは走行方面を示す。足踏みの
ペタル３ａ，３ｂは回転するアーム２ａ，２ｂの端部に
支軸により支持され、アーム２ａは支持体により、又ア
ーム２ｂも同じ構成の支持体により回転軸１を介して直
線状に保持される。アーム２ａ，２ｂの回転軸１は、フ
レーム２４ａ，２４ｂ，２４ｅの結合部に軸受により回
動自在に支持され、又径の大きいスプロケット６はアー
ム２ａ，２ｂと同期回転するように構成される。フレー
ム２４ａ，２４ｃの結合部の支軸５には、軸受を介して
後車輪１０のハブが回動自在に支持され、又径の小さい
スプロケット８も同じく回動自在に支持される。後車輪
１０の回転軸となるハブとスプロケット８は、１方向ク
ラッチ（点線５ａで示す）を介してトルク伝達が行なわ
れるので、ペタル３ａを矢印Ａ方向に押圧してスプロケ
ット６を矢印Ｂ方向に回転したときに、スプロケット６
とスプロケット８に掛けられたチエーン４によりスプロ
ケット８は反時計方向に回転される。

【０００６】このときに、１方向クラッチ５ａにより、
後車輪１０も同じ方向に駆動されるので、矢印Ｃ方向に
自転車が走行される。ペタル３ａ，３ｂを停止して保持
すると、１方向クラッチ５ａは滑動して自転車は慣性に
より慣性走行をする。１方向クラッチは周知のボールク
ラッチ若しくはラック歯車と係合する爪が利用される
が、１方向のトルク伝達をするものであれば他の手段で
もよい。後車輪１０のハブには１方向クラッチ５ａを介
してスプロケット８が支持され、スプロケット８が反時
計方向に回転したときのみに後車輪１０にトルク伝達が
行なわれて自転車を矢印Ｃ方向に走行せしめる。記号２
４はサドル、記号２４ｄ，２４ｅはフレームである。記
号６ａは荷台である。記号９は外筺で、この内部にに後
述する３相コアレス偏平直流電動機（以降は電動機と呼
称する。）とその減速装置が収納される。外筺９はフレ
ーム２４ｃに固定される。車載の蓄電池を収納する外筺
６もフレーム２４ｃに固定される。ハブに固定したプー
リ２５と後述する変速装置の出力プーリ７ｂとの間には
ベルト７ａが掛けられている。従って後車輪１０は、出
力プーリ７ｂとプーリ２５により駆動されて自転車の走
行が行なわれる。

【０００７】図２，図３は後車輪１０を駆動するスプロ
ケット８の近傍の詳細を示すものである。図３におい
て、支軸５にはボールベアリング１１ａによりハブ１１
が回動自在に支持される。ハブ１１には内輪５ｃが嵌着
され、外輪５ｂとの間には１方向クラッチ５ａが設けら
れる。外輪５ｂの外周にはスプロケット８が設けられ
る。図２のスプロケット８は上述した構成となってい
る。図２において、支軸５はフレーム（フオークとも呼
称される）２４ｃにナット５ｄにより締着される。支軸
５の反対側もフレームに同じ手段により締着される。記
号３２ａ，３２ｂはハブ１１の両側の円板を示してい
る。円板３２ａ，３２ｂにはスポーク２３ａ，２３ｂが
掛けられ、スポークの他端には後車輪１０が固定されて
いる。プーリ２５はハブ３２ａに固着されて同期回転す
る。スプロケット６，８，及びプーリ７ｂ，２５には図
１に示すようにチエーン４とベルト７ａがそれぞれ掛け
られている。

【０００８】図４は自転車の後車輪１０の近傍のみを示
したものである。図４において、フレーム２４ｃの上部
にはサドル２４が設けられている。フレーム２４ｃの下
端には支軸５が締着され、支軸５には図２について前述
したスプロケット８，プーリ２５が装着されている。後
車輪１０は支軸５のハブ，スポークを介して装着されて
いるが省略して図示していない。フレーム２４ｃの上部
にナット３３ａにより締着された支持体３３には外筺
６，９が固定される。記号６ａは図１に同一記号で示し
たもので荷台を略示したものである。外筺９には電動機
３４とその減速装置３５が収納され、外筺６には蓄電池
１２が収納されている。図４より判るように外筺８，９
の左右の膨出部が少なく、又左右の重量のバランスも良
好となっている特徴がある。

【０００９】図５につき電動機３４と変速装置３５の説
明をする。図１の外筺９は省略して図示していない。図
５において、電動機３４は３相コアレス偏平整流子電動
機が使用される。電動機３４は本件出願人の発明による
特公昭５８−２６２６４号に記載された周知の電動機が
利用され、その出力は２００ワット位が蓄電池の大きさ
とのバランスで最適の出力となる。小型で出力トルクの
大きいリラクタンス型の電動機を使用することもでき
る。電動機３４の出力回転軸３４ａは外筺３５のボール
軸受３７ａにより回動自在に支持される。電動機３４の
両側の軸受に回転軸３４ａは支持されているので、ボー
ル軸受３７ａは必ずしも必要なものではない。回転軸３
４ａには１方向クラッチ４２ａを介して歯車４２が装着
されている。１方向クラッチ４２ａはローラを利用した
ものである。回転軸３４ａには歯車４１が固定される。
外筺３５の左側は電動機３４の外筺に固定されている。
外筺３５の突出部３７に設けた軸受と外筺３５の左側に
設けた軸受には回転軸３８ｂが回動自在に支持され、回
転軸３８ｂには歯車３９が固定され、又歯車４３が１方
向クラッチを介して回転軸３８ａに装着される。

【００１０】外筺３５の左右側のボール軸受３７ｂ，３
７ｃには回転軸３８ａが回動自在に支持され、歯車４０
とプーリ７ｂが固定される。歯車４０と歯車４３は噛合
し、歯車４０は歯車４２とも噛合する。歯車３９は歯車
４１と噛合する。上述した各歯車による歯車によるトル
ク伝達を矢印Ｇ方向よりみた各歯車の平面図となる図６
につき次に説明する。図６において、電動機の回転軸３
４ａが矢印時計方向に回転すると、１方向クラッチ４２
ａと歯車４２を介して歯車４０が矢印反時計方向に回転
されるので、回転軸３８ａに固定したプーリ７ｂを同方
向に駆動する。このときに歯車４１と噛合する歯車３９
は反時計方向に回転し、同軸の歯車４３も同方向に回転
される駆動力を受けるが、１方向クラッチを介する駆動
力となる為に滑動して歯車４０に対するトルク伝達が阻
止される。歯車４３は歯車４０と噛合しているので時計
方向の回転をするが上述した１方向クラッチ４２ａの為
に滑動するのみとなる。

【００１１】電動機の回転軸３４ａが逆転して反時計方
向に回転すると、１方向クラッチ４２ａがある為に滑動
して歯車４２の回転トルクは発生しない。歯車４１は反
時計方向に回転し、歯車４１と噛合する歯車３９は時計
方向に回転する。回転軸３８ｂも同方向に回転するの
で、１方向クラッチを介して歯車４３も時計方向に回転
する。歯車４３と噛合する歯車４０は反時計方向（矢印
で示す）に回転し、回転軸３８ａに固定したプーリ７ｂ
を同方向に駆動する。上述した説明より理解されるよう
に、電動機３４の正転時には歯車４２，４０により所定
の減速比でプーリ７ｂは駆動され、逆転時には歯車４
１，３９，４３，４０により更に大きい減速比でプーリ
７ｂが同方向に駆動される。即ち電動機３４の正逆転に
より自動的に減速比が変化する自動減速装置を得ること
ができる。かかる減速装置は、電動自転車のように後進
する為の動力源を必要としない場合に有効な手段を供与
できる。図１で説明したようにプーリ２５との間にはベ
ルト７ａが掛けられているので後車輪１０の駆動トルク
を電動機３４の正逆転により自動的に変更することがで
きる効果がある。

【００１２】図５の歯車４３の１方向クラッチを除去し
て歯車３９若しくは歯車４１に設けても同じ効果がある
が、この場合には歯車が空転するスピードが増大するの
で騒音を増大する欠点がある。電動機３４の通電を停止
すると、前述した１方向クラッチは滑動して慣性走行を
行なうことができるので、消費電力を１／２位とするこ
とができる効果がある。電動機３４として適当なものは
３相偏平型整流子電動機である。その理由は次に述べる
ことである。電機子コイルが回転し、コアがないので、
鉄損がなく効率が９０％以上となる。重量が軽く廉価で
ある。整流子型でも電機子コイルのインダクタンスが著
しく小さく従って整流子と刷子の火花損焼が小さく耐用
時間が長い。又図４で前述したように自動車の左右の膨
出部が少なくなる効果がある。

【００１３】次に図７につき電動機３４の通電手段を説
明する。図７において、記号１２ａ，１２ｂは、車載蓄
電池１２の正負極である。電動機３４と電機子電流検出
の為の抵抗１３ａは直列に接続され、フライホイールダ
イオード１５が電動機３４と抵抗１３ａの直列接続体に
並列に接続される。可変抵抗１３と抵抗１３ｂは直列に
接続され、正負極１２ａ，１２ｂより供電される。電機
子電流が増大して抵抗１３ａの電圧降下が、抵抗１３ｂ
の電圧降下を越えると、比較回路となるオペアンプ１４
の出力がローレベルとなり、トランジスタ１６は不導通
に転化する。トランジスタ１６は他の半導体スイッチン
グ素子でもよい。従って、電機子コイルの磁気エネルギ
はダイオード１５を介して放電し、電機子電流は減少す
る。所定値まで減少すると、オペアンプ１４のヒステリ
シス特性により、その出力がハイレベルに転化するので
トランジスタ１６が導通して電機子電流が増大する。か
かるサイクルを繰返すチョッパ回路となるので、抵抗１
３ｂの電圧降下即ち基準電圧に対応した電機子電流とな
る。本実施例では、抵抗１３ａを利用する電機子電流検
出装置を利用したが、周知の手段でもよい。

【００１４】抵抗１３ｂの電圧降下は可変抵抗１３の抵
抗値を変更することにより制御できるので、電動機３４
の出力トルクは可変抵抗１３により制御することができ
る。次に図８，９につき可変抵抗１３の変更手段を説明
する。図８はハンドルのグリップを示すもので、ハンド
ルアーム１８のグリップは２つに分割され、グリップ１
７ａはハンドルアーム１８に固定され、グリップ１７ｂ
は手動によりハンドルアーム１８のまわりに回動できる
ようになっている。グリップ１７ｂの左端には可変抵抗
１３を含む部材を収納した円筒形の筐体１９が設けられ
その左側の側板の中央部がハンドルアーム１８に固定さ
れる。図８を矢印Ｄ方向よりみた平面図が図９に示され
る。筐体１９は断面として示されている。

【００１５】図９において、中空のハンドルアーム１８
のまわりを滑動回転できるようにスリーブ２１ａが配設
され、スリーブ２１ａの外側には、グリップ１７ｂ（図
８図示）の左方の延長部となる円筒形の回転体２１が固
着され、グリップ１７ｂと同期回転する。回転体２１
（絶縁体）の外周表面には抵抗体の被膜が塗着される。
基部が円筒形の筺体１９の内側に固定された摺動子２０
は上記した皮膜上を摺動する。金属スプリング２２の左
端は、回転体２１の外側に固定され、右端は、筺体１９
の内側に固定され、回転体２１を反時計方向に弾撥し、
回転体２１の突出部２２ｂと筺体１９の突出部２２ａが
当接して回転が抑止されている。

【００１６】図８のグリップ１７ａ，１７ｂを手で握
り、グリップ１７ｂを回転すると、図９の回転体２１は
時計方向に回転するので、対応して端子２３ａと端子２
３ｂの抵抗値が減少する。これは端子２３ａ，摺動子２
０と端子２３ｂ，スプリング２２の左端との間の抵抗値
が減少するからである。グリップ１７ｂより手を離すと
回転体２１はスプリングバックして図示の位置となるの
で抵抗が最大値となる。この可変抵抗が図７の可変抵抗
１３となっている。上述した説明より理解されるよう
に、図７の電源スイッチ１２ｃを閉じると、電動機３４
に僅かな電流が流れるが、図８のグリップ１７ｂを手動
により回転すると、回転角に対応して図７の抵抗１３ｂ
の電圧降下即ち基準電圧が増大し、これに比例して電機
子電流が増大して出力トルクを増大する。従って走行中
にハンドルを握る手の作動により、所要の出力トルクが
得られるので、所要の速度で自転車の走行を制御できる
作用効果が得られる。グリップ１７ｂより手を離すとス
プリングバックして出力トルクは殆ど消滅する。

【００１７】図７の開閉電気スイッチ１２ｃは手動によ
り開閉するものであるが、図１０に示すように自動化す
ると更に有効となる。図１０は図９の突出部２２ａ，２
２ｂの近傍のみを示している。図１０において、突出部
２２ａはプラスチック材により作られ、基部は筺体１９
に固定され、金属板ばね２９の右端は外筺１９と突出部
２２ａに固着される。板ばね２９の右端は端子２９ａと
なり、左側には電気接点２９ｂが設けられる。金属板３
０は突出部２２ａの中央部に埋設され右端は端子３０ａ
となる。左端は電機接点３０ｂとなり、電気接点２９
ｂ，３０ｂは圧接されている。回転体２１が反時計方向
に回転してスプリングバックすると、突出部２２ｂは板
ばね２９の左端の折曲部端面を押圧して電気接点２９
ｂ，３０ｂを離間する。端子２９ａ，３０ａを図７の電
気スイッチ１２ｃとして利用できる。以上の構成なの
で、グリップ１７ｂを手動で回転すると、電動機３４の
出力トルクを増大し、グリップ１７ｂより手を離すと回
転体２１がスプリングバックして図７の電気スイッチ１
２ｃが自動的に開かれ通電が停止される。従って自転車
を放置したときに車載蓄電池を消耗させることを防止で
きる。

【００１８】図７において、切換スイッチＫ，Ｌは電動
機３４の正逆転の切換スイッチで図示のモードでは電動
機３４は正転している。フリップフロップ回路２６のＱ
端子のハイレベルの出力があると、増巾回路２６ａを介
して電磁プランジヤ２７が駆動され、その作動子の駆動
により、切換スイッチＫ，Ｌが切換られて重動機３４の
通電方向が反対となり逆転する。Ｑ端子の出力が消滅す
ると、作動子がスプリングバックして切換スイッチＫ，
Ｌが復帰して正転に復帰する。電動機３４の正逆転によ
り図５で前述したように駆動系の変速比が変更される。
抵抗２８，２８ａ，２８ｂは直列に接続される。坂道で
電動機３４の出力トルクをグリップを回転して増大する
と、抵抗１３ａの電圧降下即ちオペアンプ１４ａの＋端
子の入力電圧が抵抗２８ａ，２８ｂの電圧降下即ちオペ
アンプ１４ａの−端子の入力電圧より大きくなるので、
オペアンプ１４ａの出力がハイレベルとなり、フリップ
フロップ回路２６のＱ端子の出力がハイレベルに転化し
て電動機３４は逆転モードに保持される。

【００１９】このときにオペアンプ１４ｂの＋端の入力
電圧（抵抗２８ｂの電圧降下）は−端子の入力電圧（抵
抗１３ａの電圧降下）より小さいので、オペアンプ１４
ｂの出力はローレベルに保持されている。平坦な道路で
グリップの回転を復帰して電機子電流を小さくすると、
抵抗１３ａの電圧降下が小さくなり、オペアンプ１４ａ
の出力がローレベルとなり、抵抗２８ｂの電圧降下より
抵抗１３ａの電圧降下が小さくなると、オペアンプ１４
ｂの出力がハイレベルとなり、フリップフロップ回路２
６の出力が反転してＱ端子の出力がローレベルとなる。
従って電磁プランジヤ２７の作動子が復帰して電動機３
４は正転に復帰する。以上の説明より理解されるよう
に、図８のグリップ１７ｂの初期の回転では、電動機３
４は正転して出力トルクを増減することができ、出力ト
ルクを設定値より大きくすると、オペアンプ１４ａの出
力がハイレベルに転化するので電動機３４は逆転して変
速比が大きくなり坂道を登ることができる。以上の説明
より理解されるように、電動自転車の車輪の駆動トルク
を必要に応じて自動的に変更できる作用効果がある。切
換スイッチＫ，Ｌの代りに周知のトランジスタブリッジ
回路を利用して電動機３４の正逆転を行なうことができ
る。抵抗２８ａの値は零値でもよいが、運転感覚が良好
となる実測値により決定することがよい。

【００２０】オペアンプ１４ａ，１４ｂを含む制御回路
を除去し、押釦スイッチ３１ａを使用して変速比を変更
することもできる。押釦スイッチ３１ａは図８のグリッ
プ１７ａの１部に設けられ、これを押圧して保持する
と、＋端子３１より通電が電磁プランジヤ２７に行なわ
れて切換えスイッチＫ，Ｌを切換えて電動機３４を逆転
し、押釦スイッチ３１ａより手を離すと電動機３４は正
転する。従って変速比を必要に応じて手動により行なう
ことができるので本発明の目的を達成することができ
る。上述した構成より理解されるように、１方向クラッ
チ４２ａと歯車４３に装着した１方向クラッチがある為
に、手動により自転車を押して後退しようとすると、図
５の各歯車はロックされ、従って後車輪１０もロックさ
れて後退することができない不便さがある。上述した問
題点を解決する手段が図１１に示されている。図１１に
おいて、車体の１部に設けた支軸４４ｂにはレバー４４
が回動自在に支持され、レバー４４に設けた支軸４６ｂ
と車体の１部に設けた支軸４６ａにはセンタオーバスプ
リング４６が掛け渡される。抑止部材４７ａ，４７ｂは
車体の１部に固定されている。レバー４４の右端には支
軸４４ｃによりプーリ４５が回動自在に支持され、プー
リ４５はベルト７ａを図示のように押圧してベルトに張
力を供与しているので、プーリ７ｂの駆動力はベルト７
ａを介してプーリ２５を駆動し、従って後車輪１０を駆
動して自転車を前進して走行せしめる。手動でレバー４
４の端部４４ａを上方に押圧して時計方向に回動する
と、車体に設けた抑止部材４７ａに押圧されていたレバ
ー４４は、車体に設けた抑止部材４７ｂに当接し、スプ
リング４６は点線４８の方向となり、レバー４４は抑止
部材４７ｂを押圧して停止して保持される。このときに
プーリ４５はベルト７ａより離間して保持されるので、
その張力が消滅し、従ってプーリ７ｂは自由に回転でき
るので、自転車を手で押して前後に移動することができ
る。従って上述した不都合な問題点を解決することがで
きる。手動によりレバー４４を反時計方向に回転する
と、レバー４４は復帰するのでプーリ４５はベルト７ａ
を図示のように押圧して張力を供与して電動機による走
行を行なうことができる。

【００２１】レバー４４を回動する手段を次に述べる方
法によって行なうことにより同じ目的を達することがで
きる。センタオーバスプリング４６は除去され、その代
りに矢印５０で示す方向即ちレバー４４を反時計方向に
回動せしめるスプリングが装着される。記号４９は慣用
されているハンドルに設けた手動ブレーキ装置と全く同
じ構成の装置で、グリップを手で握り押圧力を与える
と、ワイヤ４９ａに張力が与えられ、レバー４４は時計
方向に回動する。従ってベルト７ａがゆるんで自転車の
手動による前後進が自由となる。グリップより手を離す
と、矢印５０方向のスプリングの弾撥力により、レバー
４４は図示の位置に復帰するので電動機による自転車の
前進が可能となる。

【００２２】図１１に示す手段の外に図１２に示す手段
によっても同じ目的が達成される。図１２において、図
５の出力回転軸３８ａに固定したプーリ７ｂは除去され
出力回転軸３８ａの右端には、金属円板５１が固定さ
れ、スプロケット５２が遊嵌され、スプロケット５２は
回転軸３８ａと滑動するように支持される。出力回転軸
３８ａの右端は記号３８ｃで示すように螺溝が設けら
れ、円板５３が螺合し、円板５３の外周突出部５３ａ，
５３ｂを介して円板５３を回動すると、円板５３は左方
に進行して、スプロケット５２は円板５１に圧接され
る。円板５１の右側面には、ゴム板５１ａが接着されて
いるので、摩擦力により、出力回転軸３８ａとスプロケ
ット５２は同期回転する。

【００２３】図２のプーリ２５が除去され、この代りに
同径のスプロケットが装着され、該スプロケットとスプ
ロケット５２との間にはチエーンが掛けられている。以
上の構成なので、図５の出力回転軸３８ａの回転によ
り、後車輪１０が駆動されて自転車は前進する。前進の
モードは前実施例と全く同様である。手動により図１２
の円板５３を回動して、右方に移動すると、スプロケッ
ト５２はゆるんで出力回転軸３８ａと滑動するモードに
転化するので、手動により自転車を前後進することがで
きるので本発明の目的が達成される。スプロケット５２
と回転軸３８ａを固定し若しくは滑動せしめる択一選択
手段は上記した実施例以外の他の手段でも使用できる。

【００２４】以上の各実施例の説明より判るように本発
明の目的を達成することができる。以上の実施例は２輪
車の場合であるが、後輪が２個ある３輪自転車の場合に
も同じ手段により本発明を実施することができる。特に
老人用の自転車の場合には３輪自転車が有効な手段とな
る。

【００２５】

【発明の効果】上述した説明より理解されるように、ペ
タルによる脚力のみを使用して走行する手段と電動機を
使用して走行する手段と両者を併せて走行する手段を得
ることができ、又それぞれの手段を停止すると慣性によ
り走行することができる。慣性により走行する場合に、
平地と下り坂を慣性走行することにより、走行距離を２
倍位とすることができる特徴がある。グリップ１７ｂよ
り手を離すことのみで慣性走行モードに転化できるので
操作が容易となる。変速比を電気スイッチの手動操作で
変更することができる。又出力トルクを増減することに
より自動的に変速比を変更できるので平坦な道路と登り
坂を走行するときに変速比を自動的に変更できるので走
行速度の制御が容易となる。脚力と電動機によるトルク
の交替と併用ならびに慣性走行を行なう選択手段が人間
の自然な動作と適合し、電動自転車による走行を容易に
行なうことができる効果がある。停止している自転車を
手動により前後進せしめることができるので停止中の自
転車の方向の変換を自由にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の説明図

【図２】後車輪のハブ近傍の説明図

【図３】スプロケットの平面図

【図４】後車輪とサドルの近傍の説明図

【図５】電動機とその変速装置の説明図

【図６】歯車４１，４２，４３，３９，４０の噛合の説
明図

【図７】電動機の通電制御回路図

【図８】グリップの説明図

【図９】グリップの内部構成の説明図

【図１０】突出部２２ａ，２２ｂの構成の説明図

【図１１】ベルト７ａの張力制御の説明図

【図１２】スプロケット５２と出力回転軸３８ａの滑動
の制御装置の説明図

【符号の説明】

２４ａ，２４ｂ，…，２４ｅ フレーム ２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ 足踏みペタル ４，７ａ チエーン ２４ サドル ６ａ 荷台 ６ バッテリ外筺 ９ 電動機と変速装置の外筺 ６，８，５２ スプロケット １０ 後車輪 ２３ａ，２３ｂ スポーク ５ 支軸 ５ａ，４２ａ １方向クラッチ ３４ ３相コアレス偏平電動機 １２ 車載蓄電池 ３５ 変速装置 ３７ａ，３７ｂ，３７，３７ｃ ボール軸受 ３９，４０，４１，４２，４３ 歯車 ３４ａ，３８ａ，３８ｂ 回転軸 １７ａ，１７ｂ グリップ １８ ハンドルアーム １９ 筺体 ２０ 摺動子 ２１ａ スリーブ ２１ 回転体 ２２ａ，２２ｂ 突出部 ２２ スプリング Ｋ，Ｌ 切換スイッチ ２７ 電磁プランジヤ ２９ｂ，３０ｂ 電気接点 ２９ａ，３０ａ 端子 ２９ 板ばね ７ｂ，２５，４５，７ｄ プーリ ７ａ ベルト ４４ レバー ４６ センタオーバスプリング

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】

【課題を解決する為の手段】 第１の手段 足踏みペタルで駆動される大スプロケット
と、後車輪軸を１方向クラッチを介して駆動する小スプ
ロケットと、前記した大スプロケットと小スプロケット
との間に掛けられたチェーンとを備えた自転車におい
て、自転車のサドルの下部において車体に固定された第
１の外筐に収納された車載蓄電池ならびに側部に固定さ
れた第２の外筺に収納された直流電動機及びその出力回
転軸により駆動される変速装置と、該変速装置の出力回
転軸に固定した第１のプーリと、自転車の後車輪回転軸
に設けた第２のプーリと、第１．第２のプーリとの間に
掛けられたベルトにより自転車を前進する方向に後車輪
を駆動する駆動装置と、直流電動機の正転時には、その
出力回転軸により駆動される第１の歯車列により、第１
の１方向クラッチを介して変速比の小さいモードで変速
装置の出力回転軸を駆動し、直流電動機の逆転時には、
その出力回転軸により駆動される第２の歯車列により、
第２の１方向クラッチを介して変速比の大きいモードで
変速装置の出力回転軸を同方向に駆動する装置と、直流
電動機に開閉電気スイッチを介して供電する車載蓄電池
と、直流電動機の電機子電流検出装置ならびに該装置と
直流電動機の直列接続体に並列に逆接続されたフライホ
イールダイオードと、車載蓄電池より供電され、入力電
気信号を変更することにより、これに対応して変化され
る基準電圧を得る電気回路と、基準電圧と電機子電流検
出装置の検出電圧を比較し、後者の電圧が前者の電圧を
越えると直流電動機と車載蓄電池との間に挿入されたト
ランジスタを不導通に転化し、電機子電流が所定値まで
降下すると該トランジスタを導通せしめるチョッパ回路
と、ハンドルのグリップを手動で回動することにより内
部に収納された前記した入力電気信号を変化して、回動
に対応して基準電圧を増大せしめ、グリップより手を離
すとスプリングバックして基準電圧を消滅せしめる装置
と、直流電動機を正逆転せしめる手段と、自転車の車体
に設けた支軸により回動自在に支持されたレバーならび
にその端部に回動自在に支持された第３のプーリと、該
レバーの端部に掛けられたスプリングによりレバーが回
動されて第３のプーリがベルトを側方より押圧して張力
を供与して、第１．第２のプーリのトルク伝達を可能と
し、レバーを手動により反対方向に所定角だけ回動する
とプーリがベルトより離間する方向に移動して、ベルト
の張力を減少してベルトが滑動して第１．第２のプーリ
間のトルク伝達が停止される装置とにより構成されたも
のである。 第２の手段 足踏みペタルで駆動される大スプロケット
と、後車輪軸を１方向クラッチを介して駆動する小スプ
ロケットと、前記した大スプロケットと小スプロケット
との間に掛けられたチェーンを備えた自転車において、
自転車のサドルの下部において、車体に固定された第１
の外筺に収納された車載蓄電池ならびに側部に固定され
た第２の外筺に収納された直流電動機及びその出力回転
軸により駆動される変速装置と、該変速装置の出力回転
軸に遊嵌された第１のスプロケットと、第１のスプロケ
ットを手動により該出力回転軸に固定し若しくは遊嵌せ
しめる択一選択手段と、自転車の後車輪回転軸に固定し
た第２のスプロケットと、第１のスプロケットが該出力
回転軸に固定されたときに、第１．第２のスプロケット
との間に掛けられたチェーンにより自転車を前進する方
向に後車輪を駆動する駆動装置と、直流電動機の正転時
には、その出力回転軸により駆動される第１の歯車列に
より、第１の１方向クラッチを介して変速比の小さいモ
ードで変速装置の出力回転軸を駆動し、直流電動機の逆
転時には、その出力回転軸より駆動される第２の歯車列
により、第２の１方向クラッチを介して変速比の大きい
モードで変速装置の出力回転軸を同方向に駆動する装置
と、直流電動機の開閉電気スイッチを介して供電する車
載蓄電池と、直流電動機の電機子電流検出装置ならびに
該装置と直流電動機の直列接続体に並列に逆接続された
フライホイールダイオードと、車載蓄電池より供電さ
れ、入力電気信号を変更することによりこれに対応して
変化される基準電圧を得る電気回路と、基準電圧と電機
子電流検出装置の検出電圧を比較し、後者の電圧が前者
の電圧を越えると直流電動機と車載蓄電池との間に挿入
されたトランジスタを不導通に転化し、電機子電流が所
定値まで降下すると該トランジスタを導通せしめるチョ
ッパ回路とハンドルのグリップを手動により回動するこ
とにより内部に収納された前記した入力電気信号を変化
して、回動に対応して基準電圧を増大せしめ、グリップ
より手を離すとスプリングバックして基準電圧を消滅せ
しめる装置と、直流電動機を正逆転せしめる手段とによ
り構成されたものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】足踏みペタルで駆動される大スプロケット
   と、後車輪軸を１方向クラッチを介して駆動する小スプ
   ロケットと、前記した大スプロケットと小スプロケット
   との間に掛けられたチエーンとを備えた自転車におい
   て、自転車のサドルの下部の側部において車体に固定さ
   れた第１の外筺に収納された車載蓄電池ならびに側部に
   固定された第２の外筺に収納された直流電動機及びその
   出力回転軸により駆動される変速装置と、該変速装置の
   出力回転軸に固定した第１のプーリと、自転車の後車輪
   回転軸に設けた第２のプーリと、第１，第２のプーリと
   の間に掛けられたベルトにより自転車を前進する方向に
   後車輪を駆動する駆動装置と、直流電動機の正転時に
   は、その出力回転軸により駆動される第１の歯車によ
   り、第１の１方向クラッチを介して変速比の小さいモー
   ドで変速装置の出力回転軸を駆動し、直流電動機の逆転
   時には、その出力回転軸により駆動される第２の歯車列
   により、第２の１方向クラッチを介して変速比の大きい
   モードで変速装置の出力回転軸を同方向に駆動する装置
   と、直流電動機に開閉電気スイッチを介して供電する車
   載蓄電池と、直流電動機の電機子電流検出装置ならびに
   該装置と直流電動機の直列接続体に並列に逆接続された
   フライホイールダイオードと、車載蓄電池より供電さ
   れ、可変抵抗の抵抗値を変更することにより、これに対
   応して変化される基準電圧を得る電気回路と、基準電圧
   と電機子電流検出装置の検出電圧を比較し、後者の電圧
   が前者の電圧を越えると直流電動機と車載蓄電池との間
   に挿入されたトランジスタを不導通に転化し、電機子電
   流が所定値まで降下すると該トランジスタを導通せしめ
   るチョッパ回路と、ハンドルのグリップを手動で回動す
   ることにより内部に収納された前記した可変抵抗を変化
   して、回動に対応して基準電圧を増大せしめ、グリップ
   より手を離すとスプリングバックして基準電圧を消滅せ
   しめる装置と、直流電動機を正逆転せしめる手段と、自
   転車の車体に設けた支軸により回動自在に支持されたレ
   バーならびにその端部に回動自在に支持された第３のプ
   ーリと、該レバーの端部に掛けられたスプリングにより
   レバーが回動されて第３のプーリがベルトを側方より押
   圧して張力を供与して、第１，第２のプーリのトルク伝
   達を可能とし、レバーを手動により反対方向に所定角だ
   け回動するとプーリがベルトより離間する方向に移動し
   て、ベルトの張力を減少してベルトが滑動して第１，第
   ２のプーリ間のトルク伝達が停止される装置とより構成
   されたことを特徴とする電動自転車。
2. 【請求項２】足踏みペタルで駆動される大スプロケット
   と、後車輪軸を１方向クラッチを介して駆動する小スプ
   ロケットと、前記した大スプロケットと小スプロケット
   との間に掛けられたチエーンを備えた自転車において、
   自転車のサドルの下部の側部において車体に固定された
   第１の外筺に収納された車載蓄電池ならびに側部に固定
   された第２の外筺に収納された直流電動機及びその出力
   回転軸により駆動される変速装置と、該変速装置の出力
   回転軸に遊嵌された第１のスプロケットと、第１のスプ
   ロケットを手動により該出力回転軸に固定し若しくは遊
   嵌せしめる択一選択手段と、自転車の後車輪回転軸に固
   定した第２のスプロケットと、第１のスプロケットが該
   出力回転軸に固定されたときに、第１，第２のスプロケ
   ットとの間に掛けられたチエーンにより自転車を前進す
   る方向に後車輪を駆動する駆動装置と、直流電動機の正
   転時には、その出力回転軸により駆動される第１の歯車
   列により、第１の１方向クラッチを介して変速比の小さ
   いモードで変速装置の出力回転軸を駆動し、直流電動機
   の逆転時には、その出力回転軸により駆動される第２の
   歯車列により、第２の１方向クラッチを介して変速比の
   大きいモードで変速装置の出力回転軸を同方向に駆動す
   る装置と、直流電動機に開閉電気スイッチを介して供電
   する車載蓄電池と、直流電動機の電機子電流検出装置な
   らびに該装置と直流電動機の直列接続体に並列に逆接続
   されたフライホイールダイオードと、車載蓄電池より供
   電され、可変抵抗の抵抗値を変更することにより、これ
   に対応して変化される基準電圧を得る電気回路と、基準
   電圧と電機子電流検出装置の検出電圧を比較し、後者の
   電圧が前者の電圧を越えると直流電動機と車載蓄電池と
   の間に挿入されたトランジスタを不導通に転化し、電機
   子電流が所定値まで降下すると、該トランジスタを導通
   せしめるチョッパ回路とハンドルのグリップを手動によ
   り回動することにより内部に収納された前記した可変抵
   抗を変化して、回動に対応して基準電圧を増大せしめ、
   グリップより手を離すとスプリングバックして基準電圧
   を消滅せしめる装置と、直流電動機を正逆転せしめる手
   段とより構成されたことを特徴とする電動自転車。