JP2015037896A

JP2015037896A - 自転車のアシスト回転力伝達装置

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Publication number: JP2015037896A
Application number: JP2012169126A
Authority: JP
Inventors: 石川　昭一; Shoichi Ishikawa; 昭一石川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2015-02-26

Abstract

【課題】既存の自転車への後付けが容易であり、且つ軽量化が図れ、特にスポーツ系自転車に好適な自転車のアシスト回転力伝達装置を提供する。
【解決手段】電源３と、電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４と、自転車を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサ５と、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラ７と、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段８と、駆動ローラ７を駆動するモータ９と、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０と、踏圧センサ５からの踏圧信号を受信し、検出された踏圧に比例した電力をモータ９に供給するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部１１とからなる自転車のアシスト回転力伝達装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に既存のスポーツ系（ロード系）自転車の後付けに好適な自転車のアシスト回転力伝達装置に関する。

従来、電動機を駆動源としたアシスト回転力伝達装置を備え、人力による走行の際に、アシスト回転力伝達装置の回転力を人力による回転力に付加して人力走行を容易にするアシスト回転力伝達装置付自転車がある（例えば、特許文献１参照。）
近年、アシスト回転力伝達装置はスポーツ系の自転車にも採用されるに至っているが、スポーツ系のアシスト回転力伝達装置付自転車のアシスト回転力伝達装置は特許文献１に記載されているような周知の一般的なアシスト回転力伝達装置の延長線にあり、駆動軸がペダルクランク部に取り付けられている為大きな回転トルクが必要で堅固な構造となり、車体重量は１９ｋｇから２３ｋｇと重く、スポーツ系自転車のほぼ3倍以上であり、スポーツ系自転車の愛好家らが牽引して来た軽量化への技術と長く持ち続けたスタイルに相反するものであって、スポーツ系自転車の愛好家に受け入れられ難いと言わざるを得ない。
また、スポーツ系自転車を所有しているオーナーにとって、スポーツ系アシスト回転駆動力伝達装置付自転車を入手したいと思っても既存の高価な資産の自転車を休眠させ、新たに購入することになり、経済性の面からも難が有る。
特に、経済的な面から見れば既存のスポーツ系自転車に後付けできるアシスト回転力伝達装置があれば好ましい。

自転車に後付けできるアシスト回転力伝達装置を後付した自転車として、自転車の車輪の輪軸と同心に、車輪のスポークに固定された駆動歯車と、車輪のフォークに固定された薄型モータと、薄型モータと駆動歯車の間に取付られて、薄型モータの動力を駆動歯車に伝動する伝動歯車装置と、ケース内に取付られて、ケースが自転車のフレームの任意の位置に着脱自在に掛け置かれた電池セットと、自転車のハンドル或いはその他の適宜位置に設置されて、モータスイッチと組み合わされて使用者の操作によりモータスイッチを制御する駆動ボタンとを包含し、駆動ボタンの操作により薄型モータの動力が伝動歯車装置を介して駆動歯車に伝えられ、駆動歯車を介して車輪に伝えられて、車輪の回転と停止が制御される電動自転車がある（特許文献２参照。）。

また、自転車に後付けできるアシスト回転力伝達装置を後付した自転車として、ケースの一方側に設けられた電動機と、前記ケース内に配設され前記電動機の回転力を伝達する動力伝達手段と、前記ケースの他方側に軸受を介して回転自在に取り付けられ前記動力伝達手段から伝達された回転力をスプロケットに伝達するとともに車体のハンガラグに取り付けられる中空軸と、この中空軸の内部に回転自在に設けられるとともに両端部にペダルが設けられたクランクが取り付けられたクランク軸と、前記ケースの前記一方側に設けられ車体フレームのパイプに取着される取付具とによって補助動力装置を構成し、この前記補助動力装置をその一方側を前記パイプに取り付けられる取付具によって、他端側を前記ハンガラグに取り付けられる前記中空軸によって前記車体に取り付けた補助動力装置付自転車がある（特許文献３参照。）。

特開平４−３５８９８７号公報特開２００９−２９８３９５号公報特開平９−１１９７０号公報

上記の特許文献２に記載されている電動自転車は、駆動歯車をスポークに固定しているが、スポーツ系自転車はスポークは微妙な高張力の定期的な調整によりタイヤの真円と左右のブレ無しが維持され、そして駆動力が一様に掛かることが求められるといったことから、スポーツ系自転車には向かないといった問題がある。
また、特許文献３に記載されている補助動力装置付自転車は、動力伝達手段から伝達された回転力をスプロケットに伝達するので、後輪に８段から１０段の変速ギアが取り付けられチェーン位置が左右に移動変化する多段ギアを使用するスポーツ系自転車には適さないといった問題がある。

本発明の目的は、既存の自転車への後付けが容易であり、且つ軽量化が図れ、特にスポーツ系自転車に好適な自転車のアシスト回転力伝達装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電源と、電源をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチと、自転車を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサと、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラと、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段と、駆動ローラを駆動するモータと、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラと、踏圧センサからの踏圧信号を受信し、検出された踏圧に比例した電力をモータに供給するようにエレクトロニックスピードコントローラを制御する制御部とからなることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、電源と、電源をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチと、自転車を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサと、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラと、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段と、駆動ローラを駆動するモータと、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラと、自転車の速度を検出して速度信号を発信する速度センサと、踏圧センサからの踏圧信号と速度センサからの速度信号を受信し、検出された踏圧及び速度より、停止状態から予め設定した通常速度まではモータの回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源からモータに電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラを制御する制御部とからなることを特徴とする。

請求項１に記載の自転車のアシスト回転力伝達装置によれば、電源をＯＮすることにより、昇降押圧手段が作動して駆動ローラが後輪タイヤホイールに圧接し、自転車のペダルを漕ぐと、踏圧センサが漕ぐ力から生じる踏圧を検出して、踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信し、踏圧信号を受信した制御部が検出された踏圧に比例した電力をモータに供給するようにエレクトロニックスピードコントローラを制御し、エレクトロニックスピードコントローラにより踏圧に比例した電力がモータに供給されるので、踏圧に比例した電力が供給されたモータの回転力が駆動ローラを介して後輪タイヤホイールに伝達されることから、高速走行や坂道等の走行といった負荷のかかる走行であっても負荷に応じてモータの回転力が上がるので人力走行が容易に行える。
また、電源、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラ、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段、駆動ローラを駆動するモータ、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラは、自転車のフレームに取り付けることが可能であり、これらの取付で自転車の走行に大きな影響を与える部位の機能を阻害するといった事態は生じず、また、構成が簡単であり軽量化が図れるので特にスポーツ系自転車に好適である。

請求項２に記載の自転車のアシスト回転力伝達装置によれば、電源をＯＮすることにより、昇降押圧手段が作動して駆動ローラが後輪タイヤホイールに圧接し、自転車のペダルを漕ぐと、踏圧センサが漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信し、速度センサが速度を検出して速度信号を発信し、踏圧信号と速度信号を受信した制御部が、停止状態から予め設定した通常速度まではモータの回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源からモータに電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラを制御するので、制御部で制御されたエレクトロニックスピードコントローラにより電力が供給されたモータの回転力が駆動ローラを介して後輪タイヤホイールに伝達されることから、通常速度まではモータの回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電力がモータに供給されるので人力走行が容易になり、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力の供給が減少し、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるので、スピードの出し過ぎによる危険を回避することができる。
また、電源、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラ、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段、駆動ローラを駆動するモータ、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラは、自転車のフレームに取り付けることが可能であり、これらの取付で自転車の走行に大きな影響を与える部位の機能を阻害するといった事態は生じず、また、構成が簡単であり軽量化が図れるので特にスポーツ系自転車に好適である。

本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置の実施の形態の第１例を示す全体構成概略説明図である。第１例の自転車のアシスト回転力伝達装置を自転車に取り付けた具体的一例を示す説明図である。図２に示す自転車に取り付けられた本発明のアシスト回転力伝達装置の駆動ローラ、昇降手段、駆動モータ及びその周囲を示す一部省略側面図である。図３の平面図である。図３の一部切り欠き平面図である。図３に示す昇降手段の一部断面側面図である。本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置の踏圧センサの設置の一例を示す説明図である。本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置の駆動ローラと、駆動ローラが圧接・離反する自転車のタイヤとの位置関係を示す説明図である。本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置の実施の形態の第２例を示す全体構成概略説明図である。第２例の自転車のアシスト回転力伝達装置を自転車に取り付けた具体的一例を示す説明図である。

以下、本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置を実施するための形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図８は本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置を実施するための実施の形態の第１例を示すものであり、図１は本例の全体構成概略説明図、図２は本例のアシスト回転力伝達装置を自転車に取り付けた具体的一例を示す説明図、図３は図２に示す自転車に取り付けられた本例のアシスト回転力伝達装置の駆動ローラ、昇降手段、駆動モータ及びその周囲を示す一部省略側面図、図４は図３の平面図、図５は図３の一部切り欠き平面図、図６は図３に示す昇降手段の一部断面側面図、図７は本例のアシスト回転力伝達装置の踏圧センサの設置の一例を示す説明図、図８は本例のアシスト回転力伝達装置の駆動ローラと、駆動ローラが圧接・離反する自転車のタイヤとの位置関係を示す説明図である。

本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１は、既存の自転車２に後付されて使用されるものであり、電源３と、電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４と、自転車２を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサ５と、後輪タイヤホイール６に圧接・離反して後輪タイヤホイール６に回転力を伝達する駆動ローラ７と、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６に圧接・離反させる昇降押圧手段８と、駆動ローラ７を駆動するモータ９と、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０と、踏圧センサ５からの踏圧信号を受信し、検出された踏圧に比例した電力をモータ９に供給するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部１１とからなる。

前記電源３はバッテリが使用され、本例では自転車２の三角フレームの前輪側パイプ１２に取り付けられている。
電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４は、アシスト回転力伝達装置１の起動・停止を行うものであって、起動スイッチ４を操作して電源をＯＮすると、昇降押圧手段８を操作する回路と接続するとともに、踏圧センサ５からの踏圧信号を踏圧受信機１３で受信し、検出された踏圧に比例した電力をモータ９に供給するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部１１に伝達する回路と接続されるようになっている。本例では、起動スイッチ４は自転車２のハンドル１４に取り付けられている。
この起動スイッチ４には、踏圧センサ５から発信された踏圧強弱に比例した踏圧信号の強弱を調整する調整機構（図示せず）が備えられており、運転者の体重や筋力に適合するように踏圧信号の強弱を調整できるようになっている。例えば、体重や筋力が少ない者は、踏圧信号の強弱を大きい数値に、また、体重や筋力が多い者は、踏圧信号の強弱を小さい数値に設定する。

踏圧センサ５は、自転車用シューズ若しくはペダルとシューズの固定金具、或いはペダルのクランクとクランク軸に取り付けられ、漕ぐ力から生じる踏圧を検出し、踏圧強弱に比例した踏圧信号（電波、赤外線、ＬＥＤ光等）を発信する。検出手段としては、シューズ内の中敷き表面に加えられた力の強弱によって２本の光ファイバー内のセンシング材から発光する輝度が増大するといった性質を利用するもの、シューズ内の中敷き表面に加えられた力の強弱によって中敷き内のゲル状液体の圧力の強弱を検出するもの、シューズ内の中敷き内に装着された歪材の変形の大小により踏圧の強弱を検出するもの、シューズとペダルを固定する金具（クリート）の底部に取り付けられた歪材の変形の大小により踏圧の強弱を検出するもの等があり、特に限定されない。本例では、踏圧センサ５はシューズ１５に取り付けられている。
ここにいう踏圧とは、運転者がペダルを漕ぐことにより生じる自転車２を前進させる力をいう。

前記後輪タイヤホイール６に圧接・離反して後輪タイヤホイール６に回転力を伝達する駆動ローラ７、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６に圧接・離反させる昇降押圧手段８、駆動ローラ７を駆動するモータ９、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０は、本例では、いずれもサドルステム１６に取り付けられた支持架台１７に支持されている。

本例では、支持架台１７はサドルステム１６に固定された固定架台部１８と、固定架台部１８の下方に配置され、一端がヒンジ１９を介して支持架台１７に上下方向に回動自在に取り付けられた昇降可動架台部２０とで構成されている。
そして、駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６に圧接・離反させる昇降押圧手段８は、固定架台部１８と昇降可動架台部２０と、固定架台部１８と昇降可動架台部２０の間に固定して設けられ、昇降可動架台部２０を上下方向に回動させる、即ち昇降させる昇降シリンダ２１で構成されている。

昇降シリンダ２１は、シリンダ部２２と、一端部がシリンダ部２２内に移動可能に嵌合し、他端部がシリンダ部２２外に突出しているピストン部２３とで構成され、シリンダ部２２が固定架台部１８に固定され、ピストン部２３が昇降可動架台部２０に固定されている。シリンダ部２２内には永久磁石２４が設けられ、一方、ピストン部２３にあっては鉄芯にコイルを巻いた電磁体２５からなり、通電により励磁された電磁体２５の永久磁石２４と対向する側が永久磁石２４と同極となるように構成されている。そして、非通電時には、ピストン部２３となる電磁体２５がシリンダ部２２内に設けた永久磁石２４に吸引されて上方に移動し、この電磁体２５の移動、即ちピストン部２３の上方への移動により昇降可動架台部２０が上方向に回動し、また、通電したとき、励磁された電磁体２５は永久磁石２４と反発して下方に移動し、この電磁体２５の移動、即ちピストン部２３の下方への移動により昇降可動架台部２０が下方向に回動する。
ピストン部２３となる電磁体２５への電力の供給にあっては、本例では制御部１１により制御されている。

このようにして上下方向に回動する、即ち昇降する昇降可動架台部２０に駆動ローラ７が設けられ、昇降可動架台部２０の昇降により後輪タイヤホイール６に圧接・離反するようになっている。この駆動ローラ７は、外周部に変性ポリオレフィン系をベースポリマーとした高摩擦係数と耐磨耗性を有するゴムが貼り付けられた凹形状を有し、後輪タイヤホイール６との接触域にて、伝達に必要な摩擦力を保持するように構成されている。

また、駆動ローラ７を駆動するモータ９、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０は、いずれも昇降可動架台部２０に設けられており、昇降架台２０を介して支持架台１７に支持されている。モータ９にあっては、本例ではブラシレスモータが使用されている。また、エレクトロニックスピードコントローラ１０は制御部１１により制御されてモータ９に電力を供給するものであり、制御部１１により制御されて踏圧信号の強弱を電源３となるバッテリの直流電源を正弦周波数の大小に変換してモータ９の出力を制御するものである。

また、制御部１１は、踏圧センサ５からの踏圧信号を受信したとき、検出された踏圧に比例した電力をモータ９に供給するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御し、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、モータ９への電力の供給を停止するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御するプログラムと、踏圧センサ５からの踏圧信号を受信したとき、昇降シリンダ２１のピストン部２３となる電磁体２５に電力を供給し、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、電磁体２５への電力の供給を停止するように制御するプログラムを備えている。

このように構成された本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１によれば、電源３をＯＮし、自転車２のペダルを漕ぐと、踏圧センサ５が漕ぐ力から生じる踏圧を検出して、踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信し、踏圧信号を受信した制御部１１により制御されてエレクトロニックスピードコントローラ１０が検出された踏圧に比例した電力をモータ９に供給する。モータ９は踏圧に比例した電力に対応した回転力で回転し、その回転力で駆動ローラ７を回転させる。

同時に、踏圧信号を受信した制御部１１に制御されて昇降押圧手段８を構成する昇降シリンダ２０のピストン部２３となる電磁体２５へ電力を供給する。電磁体２５へ電力が供給されると、通電により励磁された電磁体２５がシリンダ部２２内に設けられている永久磁石２４と反発して下方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が下方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６に圧接する。
これにより、踏圧に比例した電力が供給されたモータ９の回転力が駆動ローラ７を介して後輪タイヤホイール６に伝達される。

また、電源３をＯＮの状態で、例えば一次停止や下り坂道走行などで、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、制御部１１により制御されてエレクトロニックスピードコントローラ１０がモータ９への電力の供給を停止するのでモータ９の回転が停止し、同時に、電磁体２５への電力の供給を停止するので電磁体２５がシリンダ部２２内に設けられた永久磁石２４に吸引されて上方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が上方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６から離反し、通常走行状態に復帰する。

図９，図１０は、本発明に係る自転車のアシスト回転力伝達装置を実施するための実施の形態の第２例を示すものであり、図９は本例の全体構成概略説明図、図１０は本例のアシスト回転力伝達装置を自転車に取り付けた具体的一例を示す説明図である。
本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１について、前記第１例と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、第１例と異なる構成についてのみ説明する。

本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１は、電源３と、電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４と、自転車２を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサ５と、後輪タイヤホイール６に圧接・離反して後輪タイヤホイール６に回転力を伝達する駆動ローラ７と、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６に圧接・離反させる昇降押圧手段８と、駆動ローラ７を駆動するモータ９と、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０と、自転車２の速度を検出して速度信号を発信する速度センサ２６と、踏圧センサ５からの踏圧信号と速度センサ２６からの速度信号を受信し、検出された踏圧及び速度より、停止状態から予め設定した通常速度まではモータ９の回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源３からモータ９に電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータ９への電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータ９への電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部２７とからなる。

電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４は、第１例と同様に、アシスト回転力伝達装置１の起動・停止を行うものであって、起動スイッチ４を操作して電源をＯＮすると、昇降押圧手段８を操作する回路と接続されるとともに、踏圧センサ５からの踏圧信号を踏圧受信機１３で受信し、そして速度センサ２６からの速度信号を速度受信機２８で受信し、検出された踏圧及び速度より電力をモータ９に供給するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部２７に伝達する回路と接続されるようになっている。

速度センサ２６は、本例では前輪タイヤホイール２９のスポーク３０に取り付けられてタイヤの速度信号を発信し、速度受信機２８は受信した速度信号とタイヤの直径から瞬時に速度を演算するようになっている。

また、制御部２７は、速度センサ２６と、踏圧センサ５からの踏圧信号と速度センサ２６からの速度信号を受信したとき、検出された踏圧及び速度より、停止状態から予め設定した通常速度まではモータ９の回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源３からモータ９に電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータ９への電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータ９への電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御し、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、モータ９への電力の供給を停止するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御するプログラムと、踏圧センサ５からの踏圧信号を受信したとき、昇降シリンダ２１のピストン部２３となる電磁体２５に電力を供給し、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、電磁体２５への電力の供給を停止するように制御するプログラムを備えている。

本例では、停止状態から予め設定した通常速度まではモータ９の回転力が踏圧の２倍に設定され、また、通常速度が時速１０ｋｍ、高速速度が時速２４ｋｍに設定されている。
これ以外は第１例と同様の構成となっている。

このように構成された本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１によれば、電源３をＯＮし、自転車２のペダルを漕ぐと、踏圧センサ５が漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信し、速度センサ２６が速度を検出して速度信号を発信し、踏圧信号と速度信号を受信した制御部２７により制御されてエレクトロニックスピードコントローラ１０がモータ９に電力を、停止状態から予め設定した通常速度まではモータ９の回転力が踏圧の２倍になるように供給し、通常速度として設定された時速１０ｋｍを超えたら徐々に供給を減少させる。そして、高速速度として設定された時速２４ｋｍに達したらモータ９への電力の供給を停止する。モータ９は供給された電力に対応した回転力で回転し、その回転力で駆動ローラ７を回転させる。

同時に、踏圧信号を受信した制御部２７に制御されて昇降押圧手段８を構成する昇降シリンダ２１のピストン部２３となる電磁体２５へ電力を供給する。電磁体２５へ電力が供給されると、通電により励磁された電磁体２５がシリンダ部２２内に設けられている永久磁石２４と反発して下方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が下方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６に圧接する。
これにより、速度に応じて設定された電力が供給されたモータ９の回転力が駆動ローラ７を介して後輪タイヤホイール６に伝達される。

また、第１例と同様に、電源３をＯＮの状態で、例えば一次停止や下り坂道走行などで、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、制御部２７により制御されてエレクトロニックスピードコントローラ１０がモータ９への電力の供給を停止するので、モータ９の回転が停止し、同時に、電磁体２５への電力の供給を停止するので、電磁体２５がシリンダ部２２内に設けた永久磁石２４に吸引されて上方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が上方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６から離反し、通常走行状態に復帰する。

１アシスト回転力伝達装置
２自転車
３電源
４起動スイッチ
５踏圧センサ
６後輪タイヤホイール
７駆動ローラ
８昇降押圧手段
９モータ
１０エレクトロニックスピードコントローラ
１１制御部
１２前輪側パイプ
１３踏圧受信機
１４ハンドル
１５シューズ
１６サドルステム
１７支持架台
１８固定架台部
１９ヒンジ
２０昇降可動架台部
２１昇降シリンダ
２２シリンダ部
２３ピストン部
２４永久磁石
２５電磁体
２６速度センサ
２７制御部
２８速度受信機
２９前輪タイヤホイール
３０スポーク

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電源と、電源をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチと、自転車を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサと、後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラと、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段と、駆動ローラを駆動するモータと、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラと、踏圧センサからの踏圧信号を受信し、検出された踏圧に比例した電力をモータに供給するようにエレクトロニックスピードコントローラを制御する制御部とからなり、前記駆動ローラは、タイヤ頂面に圧接する圧接面がタイヤ頂面と対偶面をなしており、タイヤ頂面に対し鉛直に圧接するようになっていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、電源と、電源をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチと、自転車を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサと、後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラと、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段と、駆動ローラを駆動するモータと、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラと、自転車の速度を検出して速度信号を発信する速度センサと、踏圧センサからの踏圧信号と速度センサからの速度信号を受信し、検出された踏圧及び速度より、停止状態から予め設定した通常速度まではモータの回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源からモータに電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラを制御する制御部とからなり、前記駆動ローラは、タイヤ頂面に圧接する圧接面がタイヤ頂面と対偶面をなしており、タイヤ頂面に対し鉛直に圧接するようになっていることを特徴とする。

請求項１に記載の自転車のアシスト回転力伝達装置によれば、電源をＯＮすることにより、昇降押圧手段が作動して駆動ローラが後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接し、自転車のペダルを漕ぐと、踏圧センサが漕ぐ力から生じる踏圧を検出して、踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信し、踏圧信号を受信した制御部が検出された踏圧に比例した電力をモータに供給するようにエレクトロニックスピードコントローラを制御し、エレクトロニックスピードコントローラにより踏圧に比例した電力がモータに供給されるので、踏圧に比例した電力が供給されたモータの回転力が駆動ローラを介して後輪タイヤホイールに伝達されることから、高速走行や坂道等の走行といった負荷のかかる走行であっても負荷に応じてモータの回転力が上がるので人力走行が容易に行える。
また、電源、後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラ、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段、駆動ローラを駆動するモータ、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラは、自転車のフレームに取り付けることが可能であり、これらの取付で自転車の走行に大きな影響を与える部位の機能を阻害するといった事態は生じず、また、構成が簡単であり軽量化が図れるので特にスポーツ系自転車に好適である。

請求項２に記載の自転車のアシスト回転力伝達装置によれば、電源をＯＮすることにより、昇降押圧手段が作動して駆動ローラが後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接し、自転車のペダルを漕ぐと、踏圧センサが漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信し、速度センサが速度を検出して速度信号を発信し、踏圧信号と速度信号を受信した制御部が、停止状態から予め設定した通常速度まではモータの回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源からモータに電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラを制御するので、制御部で制御されたエレクトロニックスピードコントローラにより電力が供給されたモータの回転力が駆動ローラを介して後輪タイヤホイールに伝達されることから、通常速度まではモータの回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電力がモータに供給されるので人力走行が容易になり、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力の供給が減少し、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるので、スピードの出し過ぎによる危険を回避することができる。
また、電源、後輪タイヤホイールのタイヤ頂面に圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラ、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段、駆動ローラを駆動するモータ、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラは、自転車のフレームに取り付けることが可能であり、これらの取付で自転車の走行に大きな影響を与える部位の機能を阻害するといった事態は生じず、また、構成が簡単であり軽量化が図れるので特にスポーツ系自転車に好適である。

本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１は、既存の自転車２に後付されて使用されるものであり、電源３と、電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４と、自転車２を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサ５と、後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反して後輪タイヤホイール６に回転力を伝達する駆動ローラ７と、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段８と、駆動ローラ７を駆動するモータ９と、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０と、踏圧センサ５からの踏圧信号を受信し、検出された踏圧に比例した電力をモータ９に供給するようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部１１とからなる。

前記後輪タイヤホイール６に圧接・離反して後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に回転力を伝達する駆動ローラ７、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段８、駆動ローラ７を駆動するモータ９、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０は、本例では、いずれもサドルステム１６に取り付けられた支持架台１７に支持されている。

本例では、支持架台１７はサドルステム１６に固定された固定架台部１８と、固定架台部１８の下方に配置され、一端がヒンジ１９を介して支持架台１７に上下方向に回動自在に取り付けられた昇降可動架台部２０とで構成されている。
そして、駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段８は、固定架台部１８と昇降可動架台部２０と、固定架台部１８と昇降可動架台部２０の間に固定して設けられ、昇降可動架台部２０を上下方向に回動させる、即ち昇降させる昇降シリンダ２１で構成されている。

このようにして上下方向に回動する、即ち昇降する昇降可動架台部２０に駆動ローラ７が設けられ、昇降可動架台部２０の昇降により後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反するようになっている。この駆動ローラ７は、外周部に変性ポリオレフィン系をベースポリマーとした高摩擦係数と耐磨耗性を有するゴムが貼り付けられた凹形状を有し、後輪タイヤホイール６との接触域にて、伝達に必要な摩擦力を保持するように構成されている。

同時に、踏圧信号を受信した制御部１１に制御されて昇降押圧手段８を構成する昇降シリンダ２０のピストン部２３となる電磁体２５へ電力を供給する。電磁体２５へ電力が供給されると、通電により励磁された電磁体２５がシリンダ部２２内に設けられている永久磁石２４と反発して下方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が下方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接する。
これにより、踏圧に比例した電力が供給されたモータ９の回転力が駆動ローラ７を介して後輪タイヤホイール６に伝達される。

また、電源３をＯＮの状態で、例えば一次停止や下り坂道走行などで、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、制御部１１により制御されてエレクトロニックスピードコントローラ１０がモータ９への電力の供給を停止するのでモータ９の回転が停止し、同時に、電磁体２５への電力の供給を停止するので電磁体２５がシリンダ部２２内に設けられた永久磁石２４に吸引されて上方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が上方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面から離反し、通常走行状態に復帰する。

本例の自転車のアシスト回転力伝達装置１は、電源３と、電源３をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチ４と、自転車２を漕ぐ力から生じる踏圧を検出して踏圧強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサ５と、後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反して後輪タイヤホイール６に回転力を伝達する駆動ローラ７と、電源３のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラ７を後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接・離反させる昇降押圧手段８と、駆動ローラ７を駆動するモータ９と、電源３からモータ９に電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラ１０と、自転車２の速度を検出して速度信号を発信する速度センサ２６と、踏圧センサ５からの踏圧信号と速度センサ２６からの速度信号を受信し、検出された踏圧及び速度より、停止状態から予め設定した通常速度まではモータ９の回転力が踏圧の１．５〜２．５倍になるように電源３からモータ９に電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータ９への電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータ９への電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラ１０を制御する制御部２７とからなる。

同時に、踏圧信号を受信した制御部２７に制御されて昇降押圧手段８を構成する昇降シリンダ２１のピストン部２３となる電磁体２５へ電力を供給する。電磁体２５へ電力が供給されると、通電により励磁された電磁体２５がシリンダ部２２内に設けられている永久磁石２４と反発して下方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が下方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面に圧接する。
これにより、速度に応じて設定された電力が供給されたモータ９の回転力が駆動ローラ７を介して後輪タイヤホイール６に伝達される。

また、第１例と同様に、電源３をＯＮの状態で、例えば一次停止や下り坂道走行などで、踏圧センサ５からの踏圧信号が途絶えたとき、制御部２７により制御されてエレクトロニックスピードコントローラ１０がモータ９への電力の供給を停止するので、モータ９の回転が停止し、同時に、電磁体２５への電力の供給を停止するので、電磁体２５がシリンダ部２２内に設けた永久磁石２４に吸引されて上方に移動し、この電磁体２５の移動により昇降可動架台部２０が上方向に回動し、駆動ローラ７が後輪タイヤホイール６のタイヤ頂面から離反し、通常走行状態に復帰する。

Claims

電源と、電源をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチと、自転車を漕ぐ力から生じる踏力を検出して踏力強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサと、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラと、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段と、駆動ローラを駆動するモータと、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラと、踏圧センサからの踏力信号を受信し、検出された踏力に比例した電力をモータに供給するようにエレクトロニックスピードコントローラを制御する制御部とからなることを特徴とする自転車のアシスト回転力伝達装置。
電源と、電源をＯＮ・ＯＦＦする起動スイッチと、自転車を漕ぐ力から生じる踏力を検出して踏力強弱に比例した踏圧信号を発信する踏圧センサと、後輪タイヤホイールに圧接・離反して後輪タイヤホイールに回転力を伝達する駆動ローラと、電源のＯＮ・ＯＦＦにより駆動ローラを後輪タイヤホイールに圧接・離反させる昇降押圧手段と、駆動ローラを駆動するモータと、電源からモータに電力を供給するエレクトロニックスピードコントローラと、自転車の速度を検出して速度信号を発信する速度センサと、踏圧センサからの踏力信号と速度センサからの速度信号を受信し、検出された踏力及び速度より、停止状態から予め設定した通常速度まではモータの回転力が踏力の１．５〜２．５倍になるように電源からモータに電力を供給するように、そして、通常速度を超えたら徐々にモータへの電力を供給を減少させ、予め設定した高速速度に達したらモータへの電力の供給がゼロになるようにエレクトロニックスピードコントローラを制御する制御部とからなることを特徴とする自転車のアシスト回転力伝達装置。