JP6694885B2 - 電気的に援助される人力車両用ドライブトレーンシステム - Google Patents
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Description
リズム−人力車両の自転車乗り又は他の運転者がペダルを回転させる速度。リズムは、例えば、1分当たりの回転数で計測される。例えば、クランクを速く回転させすぎることは不快であるので、リズムは自転車乗りに対して最適であるべきである。
図1を参照して、人力車両に対する基本的なドライブトレーンシステムの簡略化された図が示されており、詳細には図2〜図4、図5〜図7、図8〜図10を参照してそれぞれ後述されるドライブトレーンシステムの3つの実施形態10、100、200のそれぞれに組み込まれている。ドライブトレーンステムには、例えば、それに取り付けられているペダルを用いて、人間によって動力が供給されるように構成されたクランク1が含まれる。クランク1は、第1フリーホイール機構2を介して、シャフト3を駆動する。第1フリーホイール機構2は、クランクをバックドライブさせることなく、シャフト3を前方に回転することを可能にする。シャフト3は、第1のモータ4によっても駆動され、第1のモータによって完全に動力が供給されたり、第1のモータによって部分的に動力が供給されたり、又は、第1のモータによって少しも動力が供給されることがない。シャフト3は、次に、付加第2フリーホイール機構5を介して、駆動輪6を駆動する。もし含まれるのであれば、第2フリーホイール機構5は、第1のモータ4又はクランク1をバックドライブさせることなく、駆動輪6を前方に回転することを可能にする。駆動輪6は、第2のモータ7によっても駆動される。駆動輪6は、第2のモータ7によって完全に動力が供給されたり、第2のモータによって部分的に動力が供給されたり、又は、第2のモータによって少しも動力が供給されることがない。さらに、駆動輪6は、第2のモータ7によって反対に駆動されてもよい。ペダル、クランク1、シャフト3、モータ4、7、駆動輪6間に伝達される駆動力は、この実施形態に直接又は間接に依存しているであろう。
図2〜図4を参照して、一般的に10で示されるドライブトレーンシステムの実施形態が、様々な視点で示されている。クランク11は、ペダルに備え付けられており、ドライブトレーンシステム10が装着された車両の運転者によって動力が供給される。ベルト又はチェーン12は、遊星輪4によって張力が与えられており、クランク11を、中間軸20に取り付けられている車輪16に接続する。中間軸20は、車輪22に接続され、車輪22は、次に、ベルト又はチェーン24によって第1のモータ軸30上の第1フリーホイール26に接続されている。車輪16、22は、最適な噛合いを与えるために、異なる寸法を有しても良い。第1フリーホイール26の機構は、クランク11をバックドライブする必要なしに、車両を前方に移動することを可能とする。モータ軸30には、第1電気モータ32とさらに車輪34が接続している。クランク1が前方に回転すると、それは中間軸20と第1のモータ軸30の両方を回転させる。第1電気モータ32は、歯車モータであっても良く、動力が供給されて、全体的に、又は、クランク1を回転する運転者によって与えられる動力に動力を付加することによって、第1のモータ軸30と車輪34を前方(すなわち、車両の前方)に駆動させても良い。もし電力が第1のモータ32に供給されない場合、クランクが回転されるとそれも回転するであろう。
図11を参照して、一般的に300で示される、制御システムの実施形態が、そのメインモジュールと、モジュールとモジュールが制御する要素との接続をもって示される。制御システム300を参照して、以下に記載される要素に対応するもの(例えば、モータ340、342や変速機360)は、上記に詳細に記載されたドライブトレーンシステム10、100、200の実施形態に容易に確認されるであろう。制御システム300は、第1、第2のモータ340、342を制御するシステムコントローラ305と、制御システム300の変速機360と、を含む。システムコントローラ305は、さまざまな運転状況下で車両性能を最大にするように、これらの要素を制御する。例えば、車両が坂を上る場合、ギア比を変化させて、より高いトルクを駆動輪に加えることを可能とするであろう。逆に、早い車両速度において、ギア比を上げるように変化させて、速い駆動輪速度で低い使用者リズムを可能とするであろう。
発明は、後輪駆動車両に関連して記載されているが、後輪操舵されても良い前輪駆動の車両にも適用可能である。三輪の人力車両への使用の他にも、開示のドライブトレーンは、しかし、車いす及び/又は他の援助技術及び装置のような、被駆動輪を使用する機構又は装置に使用されても良い。
Claims (15)
- 人間により回転されるように構成されるクランクと、
前記クランクにより駆動されるシャフトと、
前記シャフトにより駆動されるように構成される駆動輪と、
前記シャフトに動力を供給するように構成される第1のモータと、
前記第1のモータが前記シャフトに動力を供給して前記クランクをバックドライブすることなく前記駆動輪を前方に駆動するように、前記クランクと前記シャフトの間に接続される第1のフリーホイール機構と、
前記駆動輪が前記第1のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように、前記シャフトと前記駆動輪の間に接続される第2のフリーホイール機構と、
前記駆動輪又はさらなる駆動輪に動力を供給するように構成される第2のモータと、
前記第1のモータと前記第2のフリーホイール機構、前記第2のフリーホイール機構と前記駆動輪、前記第1のフリーホイール機構と前記第1のモータ、のうちの一つの組み合わせの間に接続される変速装置と、
ペダルのリズムを検知するように構成されるセンサ、ペダルのトルクを検知するように構成されるセンサ、前記第1のモータの速度を検知するように構成されるセンサ、前記第2のモータの速度を検知するように構成されるセンサ、前記第1のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサ、前記第2のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサ、前記変速装置の入力された軸速度を検知するように構成されるセンサ、前記変速装置の出力された軸速度を検知するように構成されるセンサ、前記第1及び第2のモータ、及び前記変速装置に接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記第1及び第2の両方のモータが車両に動力を供給している時に前記第1及び第2のモータの総合効率を最適化するように構成される人力車両用のドライブトレーンシステム。 - 前記変速装置は無断可変自動変速装置である請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記クランクは前記シャフトを直接駆動する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記クランクは、ベルトとチェーンと中間軸のうちの一つ以上を介して、前記シャフトを間接的に駆動する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第1のモータは前記シャフトに動力を直接供給する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第1のモータは、ベルトとチェーンとさらなるシャフトの一つ以上を介して、前記シャフトに動力を間接的に供給する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第2のモータは前記駆動輪に動力を直接供給する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第2のモータは前記さらなる駆動輪に動力を供給する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第2のモータは、ベルト、チェーン又はシャフトを介して、前記駆動輪に動力を間接的に供給する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第2のモータはハブモータである請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第2のモータは前記車両を反対方向に駆動するように構成されている請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記コントローラは、前記クランクが反対方向に回転している時に前記車両をバックさせるように前記第2のモータを動作させる請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- 前記第2のモータは、前記車両が停止している時に電気エネルギーを発生する請求項1に記載のドライブトレーンシステム。
- ドライブトレーンシステムを備える三輪車であって、該ドライブトレーンシステムは、
人間により回転されるように構成されるクランクと、
前記クランクにより駆動されるシャフトと、
前記シャフトにより駆動されるように構成される前記三輪車の駆動輪と、
前記シャフトに動力を供給するように構成される第1のモータと、
前記第1のモータが前記シャフトに動力を供給して前記クランクをバックドライブすることなく前記駆動輪を前方に駆動するように、前記クランクと前記シャフトの間に接続される第1のフリーホイール機構と、
前記駆動輪が前記第1のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように、前記シャフトと前記駆動輪の間に接続される第2のフリーホイール機構と、
前記三輪車の前記駆動輪又はさらなる駆動輪に動力を供給するように構成される第2のモータと、
前記第1のモータと前記第2のフリーホイール機構、前記第2のフリーホイール機構と前記駆動輪、又は前記第1のフリーホイール機構と前記第1のモータ、
の間に接続される変速装置と、
ペダルのリズムを検知するように構成されるセンサ、ペダルのトルクを検知するように構成されるセンサ、前記第1のモータの速度を検知するように構成されるセンサ、前記第2のモータの速度を検知するように構成されるセンサ、前記第1のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサ、前記第2のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサ、前記変速装置の入力された軸速度を検知するように構成されるセンサ、前記変速装置の出力された軸速度を検知するように構成されるセンサ、前記第1及び第2のモータ、及び前記変速装置に接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記第1及び第2の両方のモータが車両に動力を供給している時に前記第1及び第2のモータの総合効率を最適化するように構成される三輪車。 - 第1のモータによりシャフトを駆動することと、
前記第1のモータがクランクをバックドライブすることなく前記シャフトを駆動するように、第1のフリーホイール機構を介して前記シャフトを駆動するクランクを人間によって駆動することと、
駆動輪が前記第1のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように第2のフリーホイール機構を介して前記駆動輪を駆動する前記シャフトにより、前記駆動輪を駆動することと、
第2のモータにより前記駆動輪又はさらなる駆動輪を駆動することと、
前記第1及び第2の両方のモータが車両に動力を供給している時に前記第1及び第2のモータの総合効率をコントローラによって最適化することと、
を含み、前記コントローラは、
ペダルのリズムを検知するように構成されるセンサと、
ペダルのトルクを検知するように構成されるセンサと、
前記第1のモータの速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第2のモータの速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第1のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサと、
前記第2のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサと、
前記第1のモータと前記第2のフリーホイール機構、前記第2のフリーホイール機構と前記駆動輪、又は前記第1のフリーホイール機構と前記第1のモータ、の間に接続される変速装置の入力された軸速度を検知するように構成されるセンサと、
前記変速装置の出力された軸速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第1及び第2のモータと、
前記変速装置と、
を備える人力車両に動力を供給するための方法。
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