JPH11245876A - 補助動力付人力走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速機構のいずれの減速比においても一定の
アシスト比を得ることができる補助動力付人力走行車を
提供することを目的とする。 【解決手段】 人力駆動力が速比可変な変速機７０を介
して駆動輪１７に供給される人力駆動系と、電動モータ
２２からの補助力が人力駆動系とは別の系として駆動輪
１７に供給される動力駆動系と、からなる補助動力付人
力走行車において、人力駆動系の人力駆動トルクを検出
するトルク検出機構５０と、変速機７０の変速段を切り
換える切換ダイヤル８０と、切換ダイヤル８０の変速段
を検出するリードスイッチ４８ａ〜４８ｃと、人力駆動
トルク及び変速段に基づいて電動モータ２２の出力を制
御する制御部１３０と、から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人力による人力駆
動トルクを車輪に供給する人力駆動系と、補助動力装置
からの補助力を車輪に供給する動力駆動系とを設け、人
力駆動トルクの変化に応じて補助動力装置の出力が制御
される補助動力付人力走行車に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の補助動力付人力走行車として
は、一般に、踏力による人力駆動系と電動モータによる
動力駆動系との合力によって駆動される補助動力付自転
車がよく知られている。この補助動力付自転車は、運転
者がペダルを踏んで駆動輪である後輪に推進力を与え、
例えば、上り坂等を走行することによって踏力の負担が
大きくなったとき、電動モータの出力を増大させて踏力
の負担を軽減するものである。

【０００３】このとき、人力駆動系の入力の大きさを運
転者がペダルを踏み込む踏力トルクにより検出し、この
踏力トルクが大きいときに電動モータによる補助力を増
加させている。また、電動モータによる補助力は、踏力
トルクに対して所定の比率となるように設定されてい
る。

【０００４】ところで、このような補助動力付自転車で
あっても、動力伝達系の速比が固定されていると、道路
条件あるいは運転者の体調等の種々の条件によっては、
適切な駆動力を与えることが困難になってくる場合があ
る。

【０００５】これを解消する方式としては、周知の変速
機を人力駆動系と動力駆動系との合力点よりも人力駆動
系における下流側（駆動輪側）に設ける方式と、上流側
（ペダル側）に設ける方式とが考えられる。

【０００６】前者の合力点よりも下流側に変速機を設け
る方式によれば、変速機の変速段を切り換えても、人力
駆動系の踏力と動力駆動系の補助力とが共に変速機を介
して駆動輪に伝達されるため、駆動輪に作用する人力駆
動系の駆動輪出力トルクに対する動力駆動系の駆動輪出
力トルクの比率（アシスト比）は変化しない。従って、
変速機の変速段が変わっても車速が変化するだけで、ア
シスト比が変化しないため、不都合は生じない。

【０００７】これに対して、後者の合力点よりも上流側
に変速機を設ける方式では、変速機が、人力駆動系の動
力伝達経路中において、踏力トルクを検出する踏力トル
ク検出機構と、人力駆動系及び動力駆動系の合力点との
間に組み込まれているため、変速機の変速段を切り換え
ることによってアシスト比が変動するという不具合が発
生してしまう。即ち、動力駆動系の駆動輪出力トルク
は、変速機の速比による影響を受ける前の踏力トルクの
大きさによって決定されるため、変速機の切り換えによ
っても変動しないのに対し、人力駆動系の駆動輪出力ト
ルクは、人力駆動系の動力伝達経路中に変速機が介装さ
れているため、変速機の切り換えによって変動してしま
い、これによりアシスト比が変動する。

【０００８】例えば、変速機を低速段（速比が大）から
高速段（速比が小）に切り換えると、人力駆動系と動力
駆動系とは別の系として駆動輪に動力を伝達しているた
め、同じ踏力トルクに対して、駆動輪に作用する人力駆
動系の駆動輪出力トルクが減少するのに対し、動力駆動
系の駆動輪出力トルクは変化しない。このため、合力点
におけるアシスト比は、大きくなる。

【０００９】反対に、変速機を高速段（減速比が小）か
ら低速段（減速比が大）に切り換えると、同じ踏力トル
クに対して、駆動輪に作用する人力駆動系の駆動輪出力
トルクが増加するのに対し、動力駆動系の駆動輪出力ト
ルクは変化しない。このため、合力点におけるアシスト
比は、小さくなる。

【００１０】このように、変速機の変速段に応じて、合
力点である駆動輪に作用する人力駆動系の駆動輪出力ト
ルクに対する動力駆動系の駆動輪出力トルクの比率であ
るアシスト比は、変速機の変速段を切り換えることによ
って変動してしまう。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このア
シスト比は、規定値（１：１）以内にしなければならな
いという制約があり、この制約を満たすためには、変速
機の最低速段におけるアシスト比を規定値以内にするこ
とが必要となる。このため、高速段においては、低速段
と比較してアシスト比が小さくなり、充分な補助を行う
ことができないという問題が生じてしまう。

【００１２】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、変速機構のいずれの減速比においても一定
のアシスト比を得ることができる補助動力付人力走行車
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の補助動力付人力
走行車は、人力による駆動力が速比可変な変速機を介し
て車輪に供給される人力駆動系と、補助動力装置からの
補助力が人力駆動系とは別の系として車輪に供給される
動力駆動系と、からなる補助動力付人力走行車におい
て、人力駆動系の人力駆動トルクを検出するトルク検出
手段と、変速機の変速段を切り換える切換手段と、変速
機の変速段を検出する変速段検出手段と、トルク検出手
段にて検出された人力駆動トルク及び変速段検出手段に
て検出された変速段に基づいて補助動力装置の出力を制
御する制御手段と、を備えている。

【００１４】このような構成とすることにより、トルク
検出手段にて検出される人力駆動トルクだけでなく、変
速段検出手段にて検出される変速段を用いて補助動力装
置の出力が制御されるため、各変速段毎に適した制御が
行われる。

【００１５】また、制御手段は、トルク検出手段にて検
出された人力駆動トルク及び変速段検出手段にて検出さ
れた変速段の速比に基づいて補助動力装置の出力目標を
演算し、その出力目標と補助動力装置の出力とが一致す
るように制御するものである。

【００１６】また、制御手段は、人力駆動トルクに補助
動力装置の出力目標が対応する複数の変換テーブルを備
え、変速段検出手段にて検出された変速段に基づいて、
複数の変換テーブルの中から対応する変換テーブルを選
択し、その変換テーブルに基づいて、トルク検出手段に
て検出された人力駆動トルクから対応する補助動力装置
の出力目標を決定し、その出力目標と補助動力装置の出
力とが一致するように制御するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態につき、図１
〜図１６に沿って以下に詳述する。以下では、人力走行
車として、後輪１７を駆動輪とする２輪の自転車１に実
施した場合について説明する。尚、ペダル４５を漕いだ
ときに自転車１が進む方向を前方とし、また、自転車１
の進行方向の前方に向かって左右の方向をとるものとす
る。 （第１の実施の形態）まず、自転車１全体の構成につい
て、以下に説明する。

【００１８】自転車１は、図１に示すように、フレーム
１１の前部に前輪１６及びハンドル１４を備え、後部に
駆動輪となる後輪１７を備えている。ハンドル１４に
は、変速機７０（図８参照）の変速段を切り換える切換
手段としての切換ダイヤル８０が配備されている。

【００１９】フレーム１１の略中央には、上端にサドル
１３を備えるシートチューブ１２が配備され、シートチ
ューブ１２の下端には、図２に示すように、ペダル機構
４を枢支したボトムブラケット１５が配備されている。

【００２０】ペダル機構４は、図４及び図５に示すよう
に、ボトムブラケット１５に枢支されたクランク軸４０
と、そのクランク軸４０の両端に固定されたクランクア
ーム４４と、そのクランクアーム４４の先端に枢支され
たペダル４５と、クランク軸４０の右端に相対回転可能
に嵌められたスプロケットよりなる原動ホイール５とを
備えている。

【００２１】即ち、クランク軸４０の両端（右端側のみ
図示）には、クランクアーム４４に嵌まる角軸４１が突
設されており、その角軸４１に、クランクアーム４４の
基端に開設された角孔４６を嵌め、座金４９ａを介して
抜止め用のネジ４９を角軸４１上のネジ孔に螺合させる
ことによって、クランクアーム４４とクランク軸４０と
が固定されている。

【００２２】また、クランクアーム４４の基端には、取
付板４７が固定されており、その取付板４７の原動ホイ
ール５側に向かう面の外周近傍には、押し片４８が突設
されている。原動ホイール５のリブ片５２には、押し片
４８と対向する位置に受け片５５が突設されており、こ
の受け片５５と押し片４８との間に磁歪材料からなるコ
ア５６が配置されている。

【００２３】後輪１７は、変速機７０（図８参照）を介
して、フレーム１１の後端に回転自由に取り付けられて
いる。この変速機７０にスプロケットよりなる従動ホイ
ール７６が取り付けられている。

【００２４】そして、原動ホイール５と従動ホイール７
６との間には、無端状のチェーン７５が張設され、これ
により、原動ホイール５に作用する人力が、チェーン７
５、従動ホイール７６及び変速機７０を介して後輪１７
に伝達される。

【００２５】原動ホイール５は、外周に設けられた平歯
部５１と、内周に設けられたハブリング５４と、それら
の間を繋ぐ５つのリブ片５２とから構成されている。ま
た、この原動ホイール５のボトムブラケット１５側の側
面には、回転側回路２００（図６参照）が配置されてい
る。

【００２６】後輪１７の外径は、図１に示すように、前
輪１６の外径よりも小さく形成されている。フレーム１
１には、シートチューブ１２と後輪１７との間におい
て、人力による駆動力を補助する補助動力ユニット２が
取り付けられている。補助動力ユニット２は、補助動力
装置としての電動モータ２２と、その回転を減速して後
輪１７に伝える動力伝達機構３とを備えている。

【００２７】即ち、図２及び図３に示すように、フレー
ム１１には、ベースプレート２４が固定部材２１により
固定されており、このベースプレート２４の上面に固定
側回路１００（図６参照）が配置されている。

【００２８】電動モータ２２は、ベースプレート２４の
側壁の右側に配置され、左側には、電動モータ２２の出
力軸２３に固定された原動プーリ３１が配置されるとと
もに、第１従動プーリ３３が支持されている。この原動
プーリ３１と第１従動プーリ３３との間には、ベルト３
２が張設されている。

【００２９】第１従動プーリ３３の側方には、その第１
従動プーリ３３と同軸に位置し、且つ、その第１従動プ
ーリ３３より小径の第２従動プーリ３５が固定され、後
輪１７のリム７４左側には、そのリム７４と略同径の第
３従動プーリ３７が一体成形されている。この第２従動
プーリ３５と第３従動プーリ３７との間には、ベルト３
６が張設されいる。

【００３０】そして、電動モータ２２の回転は、その電
動モータ２２の出力軸２３と一体に回転する原動プーリ
３１からベルト３２を経て第１従動プーリ３３に伝わ
り、第２従動プーリ３５からベルト３６を経て第３従動
プーリ３７に伝わる。これにより、電動モータ２２は、
動力伝達機構３を介して後輪１７を所定の速比で減速駆
動することができる。このとき、電動モータ２２の出力
は、図４乃び図５のトルク検出機構５０からの検出トル
ク信号に基づいて制御部１３０（図６参照）によって制
御される。

【００３１】尚、シートチューブ１２には、電動モータ
２２の電源となるバッテリ２６が取り付けられている。
次に、トルク検出機構５０について、以下に説明する。

【００３２】図４及び図５に示すように、原動ホイール
５は、ハブリング５４のボトムブラケット１５側に、ボ
トムブラケット１５に向かって開口を有する断面Ｕ字状
のリングコア４３を備え、そのリングコア４３内に原動
ホイール５の回転方向に沿って巻回された回転コイル２
０１が配置されている。

【００３３】また、ボトムブラケット１５の回転コイル
２０１と対向する位置には、回転コイル２０１に向かっ
て開口を有する断面Ｕ字状のリングコア４２が設けら
れ、そのリングコア４２内に原動ホイール５の回転方向
に沿って巻回された固定コイル１０１が回転コイル２０
１と平行な面内において近接配置される。このように断
面Ｕ字状のリングコア４２、４３を、夫々の開口が対向
するように配置し、それらの間に閉磁路を形成する。

【００３４】また、原動ホイール５のリブ片５２には、
押し片４８と対向するように受け片５５が突設されてい
る。この受け片５５が突設されたリブ片５２とそれに隣
接するリブ片５２に、回転側回路２００（図６参照）が
架設されている。

【００３５】押し片４８と受け片５５とは、磁歪材料か
らなる円柱状のコア５６を介して連結されており、これ
により、クランク軸４０と原動ホイール５は、一体回転
可能となっている。コア５６の外周には、コイル５７が
巻回されてインダクタを形成している。

【００３６】次に、固定側回路１００と回転側回路２０
０とからなるトルク検出回路の構成について、以下に説
明する。図６に示すように、トルク検出回路は、ＬＣ発
振回路１１３を固定側回路１００に設け、固定コイル１
０１側からみたインダクタンスを原動ホイール５に加わ
るトルクに応じて変化させて、このときのＬＣ発振回路
１１３の発振周波数を測定することにより、原動ホイー
ル５に加わるトルクを測定するものである。

【００３７】原動ホイール５に固定された受け片５５
と、クランク軸４０にクランクアーム４４を介して固定
された取付板４７の押し片４８とは、図４に示すよう
に、磁歪材料からなる円柱状のコア５６を介して連繋さ
れており、そのコア５６と、それに巻回されたコイル５
７と、回転コイル２０１とから回転側回路２００が構成
されている。

【００３８】また、固定側回路１００は、回転コイル２
０１に近接して配置された固定コイル１０１と、固定コ
イル１０１のインダクタンスに応じて発振周波数を変化
させるＬＣ発振回路１１３と、そのＬＣ発振回路１１３
から発振された信号の発振周波数を測定する周波数測定
回路１２０と、その周波数測定回路１２０の測定結果に
応じて電動モータ２２の駆動力を制御する制御部１３０
と、直流電源１０３とから構成されている。

【００３９】ＬＣ発振回路１１３は、固定コイル１０１
からみたインダクタンスに応じて発振周波数が変化す
る。この固定コイル１０１からみたインダクタンスは、
固定コイル１０１の自己インダクタンスと、回転コイル
２０１の自己インダクタンスと、固定コイル１０１及び
回転コイル２０１の相互インダクタンスと、コイル５７
の自己インダクタンスとによって決まるものである。

【００４０】そして、自転車１の始動時、加速時、登坂
時等に、原動ホイール５に大きな負荷が加わると、この
負荷により、クランク軸４０と原動ホイール５との間に
設けられた磁歪材料からなるコア５６に圧縮力が加わ
り、コア５６を通る磁束が変化し、コイル５７のインダ
クタンスが変化する。その結果、固定コイル１０１から
みたインダクタンスが変化するため、ＬＣ発振回路１１
３の発振周波数が変化する。この発振周波は、周波数測
定回路１２０にて測定され、その測定値が制御部１３０
に入力される。

【００４１】制御部１３０では、内蔵するメモリ（図示
省略）に記憶されたＬＣ発振回路１１３の発振周波数に
対応する測定値と原動ホイール５に加わるトルクとの関
係に基づいて、原動ホイール５に加わるトルクが算出さ
れる。

【００４２】次に、自転車１に搭載された内装式三段変
速機構の構成について、以下に説明する。この変速機構
は、図７及び図８に示すように、ハンドル１４に取り付
けられた切換ダイヤル８０と、その切換ダイヤル８０に
ワイヤ８６を介して連繋された回動レバー９０と、変速
機７０とからなり、切換ダイヤル８０には変速段を検出
する変速段検出機構が配置されている。

【００４３】変速機７０は、図８に示すように、フレー
ム１１の後端に固定される軸部７２と、後輪１７に固定
されるハブユニット７１と、従動ホイール７６が取り付
けられる取付部７７とから構成される。この取付部７７
は、軸部７２との間に図示しないワンウェイクラッチが
介装され、ハブユニット７１との間に図示しない複数の
遊星ギア等が介装されたものである。軸部７２の左端に
は、ハブユニット７１内部まで貫通する孔が設けられて
おり、この孔からピン７３が外側に向けて付勢されて突
出している。そして、このピン７３の突出量を変化させ
ることにより、取付部７７とハブユニット７１との間に
設けられた遊星ギアが切り換わって、従動ホイール７６
から後輪１７に伝達される人力駆動力の速比が変化す
る。

【００４４】切換ダイヤル８０は、図７（ａ）に示すよ
うに、右側のハンドル１４に固定された固定リング８３
と、その固定リング８３に沿って回転可能に配備された
回転リング８１とから構成される。

【００４５】固定リング８３には、図７（ｂ）に示すよ
うに、高速段に対応する第１のリードスイッチ８４ａ、
中速段に対応する第２のリードスイッチ８４ｂ、低速段
に対応する第３のリードスイッチ８４ｃが等間隔に埋設
され、その出力端は、固定側回路１００の制御部１３０
に接続されている。回転リング８１は、固定リング８３
に埋設された第１乃至第３のリードスイッチ８４ａ〜８
４ｃと対向する位置に磁石８２が埋設されるともに、ワ
イヤ８６の一端が固着されている。

【００４６】従って、切換ダイヤル８０の回転リング８
１を矢印方向（低速段方向）に回動することによってワ
イヤ８６は引っ張られ、矢印とは反対の方向（高速段方
向）に回動することによってゆるめられる。

【００４７】また、このワイヤ８６は、フレーム１１に
沿って配備されたチューブ８５内を通って、フレーム１
１の後端部まで伸びており、ワイヤ８６の他端は、図８
に示すように、カバー９５（図２参照）内側においてフ
レーム１１の後端に取り付けられたＬ字型の回動レバー
９０の一端に固定されている。この回動レバー９０は、
Ｌ字型の頂点付近に位置する回動支点９１においてフレ
ーム１１に枢支されている。また、回動レバー９０の他
端は、変速機７０の軸部７２左端から突出するピン７３
の先端と対向する位置に配置されている。

【００４８】従って、ワイヤー８６が引っ張られると、
回動レバー９０は、回動支点９１を中心に矢印とは逆の
方向に回動してピン７３を押し込み、逆にゆるめられる
と、ピン７３の付勢力により矢印方向に回動する。

【００４９】このような構成の変速機構において、切換
ダイヤル８０が図７に示すように高速段に設定されてい
る場合、回転リング８１の磁石８２は固定リング８３の
第１のリードスイッチ８４ａと対向する位置にあり、こ
の第１のリードスイッチ８４ａのみがオン状態になって
いる。このとき、変速機７０のピン７３は、図８に示す
ように最も突出量が大きい状態にあり、変速機７０の変
速段は高速段に設定されている。

【００５０】この状態から、切換ダイヤル８０の回転リ
ング８１を図９に示す状態まで矢印方向に回転させる
と、回転リング８１の磁石８２は固定リング８３の第２
のリードスイッチ８４ｂと対向するようになり、第１の
リードスイッチ８４ａがオフすると共に第２のリードス
イッチ８４ｂがオンする。このとき、回転リング８１の
回転によりワイヤ８６が引っ張られて、図８に示す状態
から回動レバー９０が回動支点９１を中心に矢印とは逆
の方向に回転し、ピン７３が軸部７２側に所定量押し込
まれて、図１０に示す状態となる。その結果、変速機７
０の変速段が高速段から中速段に切り換わる。

【００５１】そして、更に切換ダイヤル８０の回転リン
グ８１を図１１に示す状態まで矢印方向に回転させる
と、第２のリードスイッチ８４ｂがオフするとともに第
３のリードスイッチ８４ｃがオンする。このとき、図１
０に示す状態からピン７３が軸部７２側に更に押し込ま
れて、図１２に示す状態となり、変速機７０の変速段が
中速段から低速段に切り換わる。

【００５２】逆に、切換ダイヤル８０の回転リング８１
を矢印方向とは反対方向に回転させた場合、ワイヤ８６
がゆるむため、回動レバー９０及びピン７３はともに、
ピン７３の付勢力によって高速段から中速段に、中速段
から低速段に対応する状態に切り換わっていくため、こ
れに伴って変速機７０の変速段が切り換わっていく。

【００５３】そして、この各リードスイッチ４８ａ、４
８ｂ、４８ｄのオン／オフ状態が、リード線を介して制
御部１３０に伝達される。これにより制御部１３０にお
いて変速段が検出されることになる。

【００５４】次に、補助動力付自転車の制御系統につい
て、以下に説明する。制御部１３０は、マイクロコンピ
ュータで構成されており、図１３はそのソフトウェアで
実行される機能をブロック図で表したものである。

【００５５】同図に示すように、制御部１３０には、ト
ルク検出機構５０にてペダル機構４に作用する踏力トル
クに対応した値が、周波数測定回路１２０（図６参照）
から入力される。

【００５６】制御部１３０では、内蔵するメモリ（図示
省略）に記憶された周波数測定回路１２０から入力され
る値と踏力トルクとの関係に基づいて、踏力トルクが算
出される（ステップＳ１）。

【００５７】また、制御部１３０には、切換ダイヤル８
０の第１乃至第３のリードスイッチ４８ａ〜４８ｃのオ
ン／オフ状態が入力されており、この第１乃至第３のリ
ードスイッチ４８ａ〜４８ｃのオン／オフ状態に基づい
て、変速段が検出される（ステップＳ２）。

【００５８】そして、制御部１３０では、内蔵するメモ
リに記憶された高速段、中速段もしくは低速段それぞれ
に対応するモータ電流目標値変換テーブルの中から、対
応する変換テーブルを選択する（ステップＳ３）。各変
換テーブルは、踏力トルクに対し電動モータ２２の出力
目標となる電流値が対応するものである。

【００５９】例えば、変速機７０の高速段における速比
を１．２５、中速段における速比を１、低速段における
速比を０．７５とすると、同一の踏力トルクに対して、
電動モータ２２の出力目標の値は、中速段の変換テーブ
ルに基づいた値に対して、高速段の変換テーブルにおい
てはその１．２５倍、低速段の変換テーブルにおいては
その０．７５倍となるように設定されていればよい。こ
れにより、変速機７０の変速段を切り換えて、人力駆動
系における人力伝達機構の速比が変化しても、その変速
段に応じて変換テーブルを切り換えれば、後輪１６を駆
動する人力駆動系及び動力駆動系の両駆動輪出力トルク
の比率が一定となる。

【００６０】そして、選択された変換テーブルに基づい
て、算出された踏力トルクから電動モータ２２の出力目
標が決定され（ステップＳ４）、その値が電動モータ２
２のモータドライバ２２ａに入力される。モータドライ
バ２２ａは、この値に基づいて、バッテリ２４から電動
モータ２２に電流を供給して、電動モータ２２を駆動さ
せる。

【００６１】また、電動モータ２２に供給される電流
は、電流検出回路２２ｂにて検出され、その電流値が制
御部１３０の加算器に帰還される（ステップＳ５）。そ
して、この加算器から実際の電流値と出力目標との差が
ドライバ２２ａに供給され、この差に基づいて電動モー
タ２２に電流が供給される。

【００６２】従って、これら一連の処理を繰り返すこと
によって、実際の電流値と出力目標とが一致するように
制御される。尚、電動モータ２２の出力目標は、所定時
間毎に更新される。

【００６３】本実施の形態によれば、変速段を切り換え
る切換ダイヤル８０に変速段を検出するリードスイッチ
４８ａ〜４８ｃを設けているので、検出された変速段と
踏力トルクとにより電動モータ２２の出力を制御するこ
とができる。これにより、変速機７０のいずれの変速段
においても一定のアシスト比を得ることができ、望まし
い走行感を得ることが可能となる。

【００６４】尚、本実施の形態においては、検出された
変速段に応じて高速、中速、低速の変換テーブルを切り
換えることによりアシスト比が一定となるように制御し
たが、その都度、変速段及び踏力トルクから電動モータ
２２の出力目標を演算してもよい。 （第２の実施の形態）第１の実施の形態においては、変
速段検出機構を切換ダイヤル８０側に配備したが、本実
施の形態においては、変速段検出機構を変速機７０側に
配備した場合について説明する。従って、以下では、変
速機７０とその変速段検出機構を中心に説明する。尚、
第１の実施の形態と同一の構成については、同一の図番
を付して、その説明を省略する。

【００６５】本実施の形態における変速機７０には、図
１４に示すように、変速段検出機構が配備されている。
この変速段検出機構は、変速段７０の軸部７２左端から
突出するピン７３の変位方向に沿って配置された第１及
び第２の光電スイッチ９４ａ、９４ｂと、ピン７３の先
端から光電スイッチ９４ａ、９４ｂ側に向かって延びる
センサロッド９２と、そのセンサロッド９２の先端に取
り付けられた遮光板９３とから構成されている。

【００６６】このような構成において、回動レバー９０
が、図１４に示すような高速段に対応した位置にある場
合、センサロッド９２先端の遮光板９３は、第１及び第
２の光電スイッチ９４ａ、９４ｂの外側に位置している
ため、両光電スイッチ９４ａ、９４ｂはともにオフして
いる。

【００６７】この状態から、第１の実施の形態において
示した切換ダイヤル８０等の変速段切換機構を操作する
ことによってワイヤ８６が引っ張られると、図１５に示
すように、回動レバー９０が矢印とは反対の方向に回転
し、変速機７０のピン７３がハブユニット７１側に押し
込まれる。これにより、変速機７０の変速段が高速段か
ら中速段に切り換わる。

【００６８】このとき、センサロッド９２先端の遮光板
９３は、第１の光電スイッチ９４ａを遮断する位置にあ
り、これにより第１の光電スイッチ９４ａがオンする。
更に、この状態から切換機構を操作することによってワ
イヤ８６が引っ張られると、図１６に示すように、回動
レバー９０によって、変速機７０のピン７３が更にハブ
ユニット７１側に押し込まれる。これにより、変速機７
０の変速段が中速段から低速段に切り換わる。

【００６９】このとき、センサロッド９２の先端の遮光
板９３は、第２の光電スイッチ９４ｂを遮断する位置に
あり、これにより第１の光電スイッチ９４ａがオフする
ともに、第２の光電スイッチ９４ｂがオンする。

【００７０】逆に、変速段切換機構をワイヤ８６がゆる
む方向に操作すると、回動レバー９０及びピン７３はと
もに、ピン７３の付勢力によって高速段から中速段に、
中速段から低速段に対応する状態に切り換わっていくた
め、これに伴って変速機７０の変速段が切り換わってい
く。

【００７１】そして、この第１及び第２の光電スイッチ
９４ａ、９４ｂのオン／オフ状態が、リード線を介して
制御部１３０に伝達され、これにより制御部１３０にお
いて変速段が検出されることになる。

【００７２】以下、制御部１３０において、第１の実施
の形態において説明したのと同様の処理が行われる。本
実施の形態によれば、変速機７０側に変速段を検出する
ための光電スイッチ９４ａ、９４ｂ及び先端に遮光板９
３を備えたセンサロッド９２を設けているので、変速段
切換機構の不具合により変速段切換手段と実際の変速段
とが適切に対応しない場合であっても、実際の変速段に
基づいて電動モータ２２の出力を制御することができる
ため、信頼性、安全性を向上させることが可能となる。

【００７３】尚、本実施の形態においては、変速段検出
機構として、光電スイッチ７３を用いたが、それに限定
されることはなく、例えば、リードスイッチ等を使用し
てもよい。

【００７４】また、本実施の形態においては、変速機７
０の変速段をその外側に突出するピン７３の位置に基づ
いて検出したが、それに限定されることなく、ハブユニ
ット７１内の遊星ギア等の状態から変速段を検出しても
よい。

【００７５】尚、上述した各実施の形態においては、高
速、中速、低速の内装式三段変速機構を用いたが、それ
に限定されることなく、例えば４段や５段等の変速機構
を使用してもよく、また、外装式の変速機構を使用して
もよい。

【００７６】また、上述した各実施の形態においては、
駆動輪である後輪１７が、踏力による人力駆動力と電動
モータ２２からの動力駆動力とによって駆動される場合
について説明したが、その駆動輪を、人力によって駆動
される人力駆動輪と、補助動力装置によって駆動される
動力駆動輪とに分けて構成することもできる。例えば、
２輪の自転車の場合、後輪を人力駆動輪とし、前輪を動
力駆動輪とすればよい。

【００７７】また、上述した各実施の形態においては、
人力走行車として、後輪１７を駆動輪とする２輪の自転
車を用いたが、前輪駆動の自転車や、その他の人力走行
車にも適用することができる。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、変速機もしくはその変
速段を切り換える切換手段に変速段を検出する変速段検
出手段を設けているため、検出された変速段と人力駆動
トルクとにより補助動力装置の出力を制御することがで
きる。これにより、変速機のいずれの変速段においても
一定のアシスト比を得ることができ、望ましい走行感を
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態における補助動力付自転車
を表す側面図である。

【図２】 図１の補助動力付自転車における駆動機構を
左斜め後方から見た斜視図である。

【図３】 図１の補助動力付自転車における駆動機構を
上側から見た平面図である。

【図４】 図１の補助動力付自転車におけるペダル機構
を表す分解斜視図である。

【図５】 図４のペダル機構のＡ−Ａ断面図である。

【図６】 図１の補助動力付自転車に搭載されているト
ルク検出回路の構成を表すブロック図である。

【図７】 高速段に設定された切換ダイヤルを表す断面
図である。

【図８】 高速段に設定された変速機を表す上面図であ
る。

【図９】 中速段に設定された切換ダイヤルを表す断面
図である。

【図１０】 中速段に設定された変速機を表す上面図で
ある。

【図１１】 低速段に設定された切換ダイヤルを表す断
面図である。

【図１２】 低速段に設定された変速機を表す上面図で
ある。

【図１３】 制御系統を示すブロック図である。

【図１４】 本発明の第２の実施の形態において高速段
に設定された変速機を表す断面図である。

【図１５】 中速段に設定された変速機を表す断面図で
ある。

【図１６】 低速段に設定された変速機を表す断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ ：フレーム １６ ：前輪 １７ ：後輪 ２２ ：電動モータ ２４ ：バッテリ ３ ：動力伝達機構 ５ ：原動ホイール ５０ ：トルク検出機構 ７０ ：変速機 ７１ ：ハブユニット ７２ ：軸部 ７３ ：ピン ７６ ：従動ホイール ８０ ：切換ダイヤル ８１ ：回転リング ８３ ：固定リング ８２ ：磁石 ８４ ：リードスイッチ ８６ ：ワイヤ ９０ ：回動レバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力による駆動力が速比可変な変速機を
   介して車輪に供給される人力駆動系と、補助動力装置か
   らの補助力が前記人力駆動系とは別の系として車輪に供
   給される動力駆動系と、からなる補助動力付人力走行車
   において、 前記人力駆動系の人力駆動トルクを検出するトルク検出
   手段と、前記変速機の変速段を切り換える切換手段と、
   前記変速機の変速段を検出する変速段検出手段と、前記
   トルク検出手段にて検出された人力駆動トルク及び前記
   変速段検出手段にて検出された変速段に基づいて前記補
   助動力装置の出力を制御する制御手段と、を備えている
   ことを特徴とする補助動力付人力走行車。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記トルク検出手段に
   て検出された人力駆動トルク及び前記変速段検出手段に
   て検出された変速段の速比に基づいて前記補助動力装置
   の出力目標を演算し、 該出力目標と前記補助動力装置の出力とが一致するよう
   に制御することを特徴とする請求項１記載の補助動力付
   人力走行車。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記人力駆動トルクに
   前記補助動力装置の出力目標が対応する複数の変換テー
   ブルを備え、 前記変速段検出手段にて検出された変速段に基づいて、
   前記複数の変換テーブルの中から対応する変換テーブル
   を選択し、 該変換テーブルに基づいて、人力駆動トルクから対応す
   る前記補助動力装置の出力目標を決定し、 該出力目標と前記補助動力装置の出力とが一致するよう
   に制御することを特徴とする請求項１記載の補助動力付
   人力走行車。