JPH0995288A - 移動機器駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動力補助時には常時検出踏力のみに対応し
て補助駆動力を調整するため、例えば、発進後の再加速
時等には、走行速度に関係無く過剰な補助駆動力が行わ
れて、自転車の走行速度が不安定になり、操縦しにくく
なる場合が生じていた。 【解決手段】 回転駆動力伝達機構２３から伝達された
駆動力によって回転駆動される従動回転部分としての外
胴３５の回転周速度が、移動機器が前進する方向への車
輪１５の回転に比して速くなる場合にのみ、回転駆動力
伝達機構２３からの回転駆動力を外胴３５から車輪１５
に伝達可能となるワンウェイクラッチ１７ａが組み込ま
れてなる駆動シャフト２２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車等の移動機
器に装着された状態で、当該移動機器の車輪を駆動する
移動機器駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車等の移動機器にあっては、一般に
登坂時の走行付加が大きいため、変速ギア等の減速手段
等を設けて走行時の付加を軽減するようにしている。ま
た、近年では、走行駆動力を補助する機構によって登坂
時の付加を軽減することが提案されている。例えば自転
車の場合、図９に示すように、フレーム１中央部のクラ
ンク室２に設けられた駆動力補助機構３によって駆動力
を補助するものが提供されている。この駆動力補助機構
３は、電動モーターの駆動力を利用したもので、ペダル
４の踏み込み力（踏力）をセンシングして電動モーター
の出力を自動的に変化させ、適切な大きさの駆動力を発
生するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記自転車
には、駆動力補助機構３をクランク室２内に組み込む形
態であることに起因して以下のような問題があった。す
なわち、十分なトルクを得るためには、駆動力補助機構
３が大型化して重量が増大して走行性や操縦性等が低下
するとともに、コストが上昇する。また、構成が特殊で
あるため、完成車への後付けができず、普及しにくいと
いった問題もあった。

【０００４】一方、前記自転車における踏力のセンシン
グとしては、クランク室２内に設置した圧電素子等の利
用が多用されているが、センシングの機構全体が高価に
なる上、センシング信号を処理して駆動力補助機構３の
駆動力を制御する制御機構が複雑化して、駆動力補助機
構３の一層の大型化やコストの上昇の原因となってい
た。また、制御機構による駆動力の制御は、駆動力補助
時には常時検出踏力のみに対応して補助駆動力を調整す
るため、例えば、発進後の再加速時等には、走行速度に
関係無く過剰な補助駆動力が行われて、自転車の走行速
度が不安定になり、操縦しにくくなる場合が生じてい
た。加えて、減速時にも踏力が検出されていれていれば
検出踏力に対応した駆動力を補助するため、電動モータ
ーやバッテリーの寿命が短縮するといった無駄が生じて
いた。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、軽量かつ小型で、しかも安価で寿命が延長する移
動機器駆動装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の移動機器駆動装置では、駆動輪と従動輪との間
に無端状に卷装された線状あるいは帯状の駆動力伝達部
材に作用する張力を検出する張力検出機構と、車輪の外
周部に原動機が発生する動力を回転駆動力として伝達す
る駆動機構と、車輪の回転速度を検出する速度検出機構
と、張力検出機構と速度検出機構と駆動機構とに接続さ
れ、張力検出機構と速度検出機構とから発信された検出
信号に基づいて駆動機構の出力を調整する制御ユニット
とを備え、駆動機構が、車輪の外周部に当接されて車輪
に前記原動機の駆動力を回転駆動力として伝達可能な駆
動シャフトと、該駆動シャフトに原動機の回転駆動力を
伝達可能な回転駆動力伝達機構とを具備し、かつ前記駆
動シャフトまたは回転駆動力伝達機構に、原動機の回転
駆動力による駆動シャフトの回転の周速度が車輪より速
い場合にのみ回転駆動力を車輪に伝達するワンウェイク
ラッチを組み込んでなり、速度検出機構を、回転駆動力
伝達機構の車輪との従動回転可能部分あるいは駆動シャ
フトの回転を検出することにより車輪の回転速度を検出
する構成としたことを前記課題の解決手段とした。

【０００７】請求項２記載の移動機器駆動装置では、駆
動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるいは
帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力検
出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回転
駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を検
出する速度検出機構と、張力検出機構と速度検出機構と
駆動機構とに接続され、張力検出機構と速度検出機構と
から発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を調
整する制御ユニットとを備え、制御ユニットが、張力検
出機構からの信号に対応して駆動力伝達部材を回転させ
る駆動力を複数段階に分けて識別する駆動力識別手段
と、速度検出機構からの信号に対応して移動機器の走行
速度を複数段階に分けて識別する走行速度識別手段と、
駆動力識別手段で識別した駆動力と走行速度識別手段で
識別した走行速度と駆動力識別手段で識別した駆動力の
検出時からの経過時間とに対応して駆動機構の出力を設
定する駆動出力設定手段とを具備してなることを前記課
題の解決手段とした。

【０００８】請求項３記載の移動機器駆動装置では、駆
動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるいは
帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力検
出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回転
駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を検
出する速度検出機構と、駆動力伝達部材の移動速度を検
出する伝達部材速度検出手段と、張力検出機構と速度検
出機構と伝達部材速度検出手段と駆動機構とに接続さ
れ、張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検出手
段とから発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力
を調整する制御ユニットとを備え、駆動機構が、車輪の
外周部に当接されて車輪に前記原動機の駆動力を回転駆
動力として伝達可能な駆動シャフトと、該駆動シャフト
に原動機の回転駆動力を伝達可能な回転駆動力伝達機構
とを具備し、かつ前記駆動シャフトまたは回転駆動力伝
達機構に、原動機の回転駆動力による駆動シャフトの回
転の周速度が車輪より速い場合にのみ回転駆動力を車輪
に伝達するワンウェイクラッチを組み込んでなり、速度
検出機構が、回転駆動力伝達機構の車輪との従動回転可
能部分あるいは駆動シャフトの回転を検出することによ
り車輪の回転速度を検出する構成とされていることを前
記課題の解決手段とした。

【０００９】請求項４記載の移動機器駆動装置では、駆
動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるいは
帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力検
出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回転
駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を検
出する速度検出機構と、駆動力伝達部材の移動速度を検
出する伝達部材速度検出手段と、張力検出機構と速度検
出機構と伝達部材速度検出手段と駆動機構とに接続さ
れ、張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検出手
段から発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を
調整する制御ユニットとを備え、制御ユニットが、張力
検出機構からの信号に対応して駆動力伝達部材を回転さ
せる駆動力を複数段階に分けて識別する駆動力識別手段
と、速度検出機構からの信号に対応して移動機器の走行
速度を複数段階に分けて識別する走行速度識別手段と、
駆動力識別手段で識別した駆動力と走行速度識別手段で
識別した走行速度と駆動力識別手段で識別した駆動力の
検出時からの経過時間と駆動輪の回転速度とに対応して
駆動機構の出力を設定する駆動出力設定手段とを具備し
てなることを前記課題の解決手段とした。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の移動機器駆動装置
の実施の形態を、図１から図６を参照して説明する。図
中符号１０は、本実施の形態の移動機器駆動装置であ
る。移動機器駆動装置１０は、図１および図４に示すよ
うに、移動機器として自転車に適用されたものであっ
て、自転車の駆動輪としてのドライブギア１１と従動輪
としてのドリブンギア１２との間に無端状に卷装された
駆動力伝達部材としてのチェーン１３に作用する張力を
検出する張力検出機構１４と、自転車の車輪１５の外周
部に原動機としての電動モーター１６が発生する動力を
回転駆動力として伝達する駆動機構１７と、車輪１５の
回転速度を検出する速度検出機構１８と、張力検出機構
１４と速度検出機構１８と駆動機構１７とに接続され、
張力検出機構１４と速度検出機構１８とから発信された
検出信号に基づいて駆動機構１７に出力信号を発信する
制御ユニット１９とを備えている。

【００１１】駆動機構１７は、図１から図３に示すよう
に、車輪１５のゴムタイヤ２０の接地面２１に当接され
て車輪１５に電動モーター１６の駆動力を回転駆動力と
して伝達可能な駆動シャフト２２と、該駆動シャフト２
２に電動モーター１６の回転駆動力を伝達可能な回転駆
動力伝達機構２３とを具備している。

【００１２】前記回転駆動力伝達機構２３は、自転車の
フレーム２４に固定されたブラケット２５を介して、車
輪１５の回動軸線と平行な支軸２６を以て回動自在に支
持されたユニットケース２７に内装されている。前記電
動モーター１６は、駆動軸２８を前記支軸２６と平行と
してユニットケース２７内に収納されている。駆動軸２
８は、ユニットケース２７の一側に形成されたベルト内
装部２９内に突設されている。前記ベルト内装部２９
は、ユニットケース２７のモーター内装部３０の一側端
部に形成された偏平部分であって、モーター内装部３０
の側方において電動モーター１６と平行な軸線を以て軸
支した前記駆動シャフト２２と前記駆動軸２８との間に
卷装した駆動力伝達用のベルト３１を内装している。前
記ベルト３１は、駆動軸２８の先端に取り付けられたド
ライブプーリ３２と、駆動シャフト２２の先端に取り付
けられ前記ドライブプーリ３２より径の大きいドリブン
プーリ３３との間に卷装されているので、電動モーター
１６の回転駆動力を減速して駆動シャフト２２に伝達す
るようになっている。前記ベルト３１とドライブプーリ
３２とドリブンプーリ３３とは、前記回転駆動力伝達機
構２３を構成している。

【００１３】前記駆動シャフト２２は、前記ドリブンプ
ーリ３３をその一端に軸支する中心軸体３４と、該中心
軸体３４の他端外側に被せられて中心軸体３４に同軸に
軸支され、外面が車輪１５に当接される外胴３５とを具
備している（図３参照）。駆動シャフト２２には、回転
駆動力伝達機構２３から伝達された駆動力によって回転
駆動される外胴３５の回転周速度が、自転車が前進する
方向への車輪１５の回転に比して速くなる場合にのみ、
ドリブンプーリ３３と中心軸体３４とが一体的に回転し
て回転駆動力伝達機構２３からの回転駆動力を外胴３５
に伝達可能となるワンウェイクラッチ１７ａが組み込ま
れている。

【００１４】なお、ユニットケース２７は、ブラケット
２５に取り付けられた角度調整レバー３６によって、車
輪１５への食い込み角度の上限が設定されるようになっ
ている（図１参照）。また、ユニットケース２７には、
車輪１５の回転速度を検出する速度検出機構１８が搭載
されている。速度検出機構１８は、外胴３５と常時一体
的に回転する中心軸体３４の回転速度を検出するエンコ
ーダーである（図３参照）。

【００１５】張力検出機構１４は、図４および図５に示
すように、自転車後輪１５のハブ体３７に同軸状に取り
付けられた前記ドリブンギア１２の近傍に装着されるよ
うになっている。張力検出機構１４は、前記ハブ体３７
と平行な支持軸３８に屈曲部が軸支されたＬ字状の回動
部材３９と、該回動部材３９の一端部４０に取り付けら
れて、回動部材３９の他端部４１に支持軸３８と平行な
軸線を以て軸支されたスプロケット４２をチェーン１３
に押圧するバネ４３と、前記他端部４１のチェーン１３
に作用する張力の変動に伴う回動部材３９の回動を検出
するための可変抵抗器４４とを具備している。前記スプ
ロケット４２は、チェーン１３の張力作用側４５に下側
から押圧されて、チェーン１３に作用する張力が大きい
程下方に押し下げられるようになっている。したがっ
て、速度検出機構１８は、チェーン１３の張力作用側４
５と従動側４６との間の領域にコンパクトに装着できる
ようになっている。なお、張力検出機構は、スプロケッ
ト４２をチェーン１３の張力作用側４５の上側から下方
に押しつけるように構成することも可能である。

【００１６】制御ユニット１９は、図１に示すように、
電動モーター１６の駆動用のバッテリー４７と一体的に
フレーム２４に装着され、前記張力検出機構１４と速度
検出機構１８と電動モーター１６とに電気的に接続さ
れ、バッテリー４７の出力を張力検出機構１４と速度検
出機構１８とからの検出信号に対応して調整するように
なっている。

【００１７】以下、制御ユニット１９における電動モー
ター１６の出力制御を図６のフローチャートを参照して
説明する。 （第１のステップ４８）張力検出機構１４を検出する。 （第２のステップ４９）張力検出機構１４での検出張力
がゼロの場合に、駆動機構１７の出力をオフにする信号
を発信する。 （第３のステップ５０）張力検出機構１４での検出張力
がゼロ以外の場合、張力検出信号をソフトウェアテーブ
ルで使用者がペダルを踏む踏力の強弱で８段階に分けて
処理した結果から、当該張力検出信号に対応する踏力を
識別する。前記踏力は本願請求項１および２記載の駆動
力であり、第３のステップ５０は本願請求項２記載の駆
動力識別手段である。 （第４のステップ５１）速度検出機構１８を検出する。 （第５のステップ５２）速度検出機構１８での外胴３５
の回転の検出速度がゼロの場合に、駆動機構１７の出力
をオフにする信号を発信する。 （第６のステップ５３）速度検出機構１８での検出速度
がゼロ以外の場合に、速度検出信号をソフトウェアテー
ブル上で自転車の走行速度の高低で８段階に分けて処理
した結果から、当該速度検出信号に対応する自転車の走
行速度を識別する。第６のステップ５３は、請求項２記
載の走行速度識別手段である。 （第７のステップ５４）第３のステップ５０で識別した
踏力と第６のステップ５３で識別した走行速度と第４の
ステップ５１での踏力の検出時からの経過時間とに対応
して駆動機構１７の出力を算出し、セットする。駆動機
構１７の出力の変数Ｐｘは、次式で算出される。なお、
式中、Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3は、いずれも可変定数である。 Ｐｘ＝（踏力×Ｋ1＋走行速度×Ｋ2）／Ｋ3 ここで、可変定数Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3は、自転車のギア比等
に対応して設定される固有の定数である。第７のステッ
プ５４は、請求項２記載の駆動出力設定手段である。 （第８のステップ５５）第７のステップ５４で算出した
駆動機構１７の出力を、踏力と走行速度に対応して設定
される出力の上限および下限と比較する。出力の比較
は、ソフトウェアテーブルにおいて設定されており、適
切なヒステリシスを持たせている。 （第９のステップ５６）走行速度ゼロからの発進である
かどうかを検出する。走行速度ゼロからの発進でない場
合には、直接第１１のステップ５８に進む。 （第１０のステップ５７）第９のステップ５６で走行速
度ゼロからの発進である場合に、ソフトウェアテーブル
に設定した加速スムーザーを起動した後、第１１のステ
ップ５８に進む。加速スムーザーは、第７のステップ５
４における電動モーター１６の出力に対応する走行速度
の理論値が、第３のステップ５０で識別した踏力と第６
のステップ５３で識別した自転車の走行速度とから算出
される自転車の目標走行速度に達していない場合に、第
６のステップ５３で識別した自転車の識別走行速度のそ
れぞれに対応したソフトウェア定数を電動モーター１６
への出力信号に適用する。すなわち、前記ソフトウェア
定数は電動モーター１６への出力信号の発信までのタイ
マーとして機能し、例えば、識別走行速度が低い場合に
は出力信号発信を遅らせて、低速走行からの加速が緩や
かになるようする。 （第１１のステップ５８）駆動機構１７の出力のオン、
オフを確認する。駆動機構１７の出力がオンの場合には
第１４のステップ６１に進む。駆動機構１７の出力がオ
フの場合には第１のステップ４８に復帰して、前述の制
御を繰り返し行う。 （第１２のステップ５９）ソフトウェアテーブルに設定
した減速スムーザーを起動する。減速スムーザーは、電
動モーター１６への出力信号にソフトウェア定数を適用
して、駆動機構１７の補助駆動力の低下が緩やかになる
ようにする。

【００１８】以下、本実施の形態の移動機器駆動装置１
０の作用および効果を説明する。前記移動機器駆動装置
１０は、張力検出機構１４で張力を検出し、かつ速度検
出機構１８での検出速度が基準以下である場合に、電動
モーター１６を駆動して踏力を補助する。ここで、電動
モーター１６の回転駆動力によって駆動される駆動シャ
フト２２の外胴３５の回転の周速度が車輪１５の回転の
周速度より速くなる場合には、駆動シャフト２２に組み
込まれたワンウェイクラッチ１７ａの作用で外胴３５に
回転駆動力が伝達されて車輪１５が回転駆動されるが、
車輪１５の回転速度が上昇して駆動シャフト２２の外胴
３５の回転の周速度が車輪１５の回転の周速度より遅く
なれば、張力検出機構１４における張力の検出が継続し
ても、ドリブンプーリ３３が中心軸体３４に対して空転
して外胴３５が車輪１５に従動回転し、踏力の補助が自
動的に解除される。

【００１９】また、制御ユニット１９が踏力検出時から
の可変定数を用いて電動モーター１６の出力を制御し、
特に速度ゼロからの発進時には加速スムーザーを、車輪
１５の回転が検出されかつ電動モーター１６の出力がオ
フになる時（踏力に対して十分な走行速度がある時。下
り坂走行時等）には減速スムーザーをそれぞれソフトウ
ェアテーブル上で起動するので、電動モーター１６の出
力が急激に変動することが防止される。

【００２０】したがって、前記移動機器駆動装置１０
は、駆動機構１７の駆動力の補助が必要で無い場合に
は、駆動シャフト２２に組み込まれたワンウェイクラッ
チ１７ａの作用で外胴３５が車輪１５に従動回転して、
自動的に駆動機構１７の回転駆動力の車輪１５への伝達
が停止し、しかも駆動シャフト２２が車輪１５の回転負
荷になることがないので、簡単かつ安価でしかも小型の
装置によって、自転車の踏力補助を効率良く安定に行う
ことができる。その結果、電動モーター１６やバッテリ
ー４７の無駄な消耗が防止されてその寿命が延長する。
また、移動機器駆動装置１０は、踏力の補助時および非
補助時に関係無く、速度検出機構１８が車輪１５の回転
速度を安定して検出できるので、電動モーター１６の出
力を過不足無く制御でき、踏力の補助を安定して行うこ
とができる。また、制御ユニット１９が、張力検出機構
１４における検出張力と速度検出機構１８における検出
速度と踏力の検出時からの経過時間とに対応して電動モ
ーター１６の出力を設定する構成なので、複雑な制御回
路を必要とせず、制御時間を極めて単純化することがで
き、種々の走行状態に対応してリアルタイムで安定した
制御を行うことができ、しかも、移動機器駆動装置１０
全体のコストが低減する。加えて、加速スムーザーおよ
び減速スムーザーの適用によって、特に電動モーター１
６の回転の加速、減速が緩やかになされるので、自転車
の走行速度が安定しして操縦が容易になるとともに、快
適な乗り心地が得られる。

【００２１】以下、本発明の第２の実施の形態の移動機
器駆動装置を図７および図８を参照して説明する。図
中、符号６０は、本実施の形態の移動機器駆動装置であ
る。移動機器駆動装置６０は、図７に示すように、第１
の実施の形態の移動機器駆動装置１０に、請求項３、４
に記載の伝達部材速度検出機構として、スプロケット４
２の回転速度を検出するロータリーエンコーダー６１を
設置し、さらに張力検出機構１４と速度検出機構１８と
ロータリーエンコーダー６１とから発信された検出信号
に基づいて電動モーター１６の出力を調整する制御ユニ
ット６２とを設置したものである。なお、図中、図１か
ら図６と同一の構成部分には同一の符号を付し、その説
明を簡略化する。

【００２２】以下、制御ユニット６２における電動モー
ター１６の制御を図８のフローチャートを参照して説明
する。 （第１のステップ１０１）張力検出機構１４を検出す
る。 （第２のステップ１０２）第１のステップ１０１で、張
力検出機構１４での検出張力がゼロ以外の場合、張力検
出信号をソフトウェアテーブルで自転車の使用者がペダ
ルを踏む踏力の強弱で８段階に分けて処理した結果か
ら、当該張力検出信号に対応する踏力を識別する。前記
踏力は本願請求項１から４記載の駆動力であり、第２の
ステップ１０２は本願請求項４記載の駆動力識別手段で
ある。 （第３のステップ１０３）速度検出機構１８を検出す
る。 （第４のステップ１０４）第３のステップ１０３におけ
る速度検出機構１８での速度検出信号を、ソフトウェア
テーブルで自転車の走行速度の高低で８段階に分けて処
理した結果から、当該速度検出信号に対応する自転車の
走行速度を識別する。最低速度に対応するソフトウェア
テーブルは、検出速度がゼロの場合も含んで処理可能に
なっている。第４のステップ１０４は、請求項４記載の
走行速度識別手段である。 （第５のステップ１０５）第２のステップ１０２で識別
した踏力と第４のステップ１０４で識別した走行速度と
第４のステップ４での踏力の検出時からの経過時間とに
対応して駆動機構１７の出力を算出し、セットした後、
第９のステップ１０９に進む。駆動機構１７の出力の変
数Ｐｘは、次式で算出される。なお、式中、Ｋ1、Ｋ2、
Ｋ3は、いずれも可変定数である。 Ｐｘ＝（踏力×Ｋ1＋走行速度×Ｋ2）／Ｋ3 第５のステップ１０５は、請求項４記載の駆動力設定手
段である。 （第６のステップ１０６）第１のステップ１０１で、張
力検出機構１４での検出張力がゼロの場合に、ロータリ
ーエンコーダー６１を検出する。 （第７のステップ１０７）第６のステップ１０６で、チ
ェーン１３の走行駆動力を伝達する方向への移動を検出
した場合に、電動モーター１６を出力可能状態にセット
し、第９のステップ１０９に進む。 （第８のステップ１０８）第７のステップ１０７で、チ
ェーン１３の走行駆動力を伝達する方向への移動が検出
されない場合、駆動機構１７の出力をオフにする信号を
発信し、第９のステップ１０９に進む。 （第９のステップ１０９）第５のステップ１０５で算出
した駆動機構１７の出力を、踏力と走行速度に対応して
設定される出力の上限および下限と比較する。出力の比
較は、ソフトウェアテーブルにおいて設定されており、
適切なヒステリシスを持たせている。 （第１０のステップ１１０）走行速度ゼロからの発進で
あるかどうかを検出する。走行速度ゼロからの発進でな
い場合には、直接第１２のステップ１１２に進む。 （第１１のステップ１１１）第１０のステップ１１０で
走行速度ゼロからの発進である場合に、ソフトウェアテ
ーブルに設定した加速スムーザーを起動した後、第１２
のステップ１１２に進む。 （第１２のステップ１１２）駆動機構１７の出力のオ
ン、オフを確認する。駆動機構１７の出力がオンの場合
には第１３のステップ１１３に進む。駆動機構１７の出
力がオフの場合には第１のステップ１０１に復帰して、
前述の制御を繰り返し行う。 （第１３のステップ１１３）ソフトウェアテーブルに設
定した減速スムーザーを起動して電動モーター１６の出
力を制御する。以降は、第１のステップ１０１に復帰す
る。

【００２３】以下、本実施の形態の移動機器駆動装置６
０の作用および効果を説明する。前記移動機器駆動装置
６０は、制御ユニット６２が張力検出機構１４と速度検
出機構１８とロータリーエンコーダー６１とから発信さ
れた検出信号に基づいて電動モーター１６の出力を調整
するので、第１の実施の形態の移動機器駆動装置１０に
比して、踏力の補助を一層安定して滑らかに行うことが
できる。すなわち、自転車の運転では、発進後、有る程
度の走行速度に達した時に、疲労等の理由で運転者がペ
ダルの踏力を低下させる場合があるが、移動機器駆動装
置６０では、踏力が低下した際にも、ロータリーエンコ
ーダー６１においてチェーン１３の移動が継続して検出
されていれば電動モーター１６の回転駆動力の出力が維
持されるかあるいは緩やかに低下し、走行速度が急激に
変化することは無い。また、チェーン１３が停止してい
るか逆方向に回転された場合には、第７のステップ１０
７で電動モーター１６の出力がオフにされるので、電動
モーター１６が無駄に駆動されるケースが減少する。

【００２４】したがって、本実施の形態の移動機器駆動
装置６０によれば、走行中に踏力が変化した場合であっ
ても、ロータリーエンコーダー６１においてチェーン１
３の移動が継続して検出されることによって電動モータ
ー１６の出力が維持あるいは緩やかに変化するので、走
行安定性が向上する。

【００２５】なお、本発明の移動機器駆動装置は、自転
車以外、車椅子やゴーカート等にも適用することが可能
である。本発明の移動機器駆動装置は、各実施の形態で
は駆動力伝達部材としてチェーンを使用した自転車への
適用例を示したが、駆動力伝達部材としてベルト等を使
用した移動機器に適用することも可能である。また、本
発明の移動機器駆動装置は、駆動力としてモーターやエ
ンジンを利用した移動機器にも適用することができる。
ワンウェイクラッチは、駆動シャフト以外、電動モータ
ーの駆動軸等に適用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の移
動機器駆動装置によれば、駆動輪と従動輪との間に無端
状に卷装された線状あるいは帯状の駆動力伝達部材に作
用する張力を検出する張力検出機構と、車輪の外周部に
原動機が発生する動力を回転駆動力として伝達する駆動
機構と、車輪の回転速度を検出する速度検出機構と、張
力検出機構と速度検出機構と駆動機構とに接続され、張
力検出機構と速度検出機構とから発信された検出信号に
基づいて駆動機構の出力を調整する制御ユニットとを備
え、駆動機構が、車輪の外周部に当接されて車輪に前記
原動機の駆動力を回転駆動力として伝達可能な駆動シャ
フトと、該駆動シャフトに原動機の回転駆動力を伝達可
能な回転駆動力伝達機構とを具備し、かつ前記駆動シャ
フトまたは回転駆動力伝達機構に、原動機の回転駆動力
による駆動シャフトの回転の周速度が車輪より速い場合
にのみ回転駆動力を車輪に伝達するワンウェイクラッチ
を組み込んでなり、速度検出機構を、回転駆動力伝達機
構の車輪との従動回転可能部分あるいは駆動シャフトの
回転を検出することにより車輪の回転速度を検出する構
成とし、原動機の回転駆動力による駆動シャフトの回転
の周速度が車輪より速い場合には、ワンウェイクラッチ
の作用で駆動シャフトが車輪の回転負荷になることな
く、自動的に駆動機構の回転駆動力の車輪への伝達を停
止できるので、簡単かつ安価でしかも小型の装置によっ
て、自転車の踏力補助を安定に行うことができる。その
結果、原動機等の無駄な消耗が防止されてその寿命が延
長する。

【００２７】請求項２記載の移動機器駆動装置では、駆
動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるいは
帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力検
出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回転
駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を検
出する速度検出機構と、張力検出機構と速度検出機構と
駆動機構とに接続され、張力検出機構と速度検出機構と
から発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を調
整する制御ユニットとを備え、制御ユニットが、張力検
出機構からの信号に対応して駆動力伝達部材を回転させ
る駆動力を複数段階に分けて識別する駆動力識別手段
と、速度検出機構からの信号に対応して移動機器の走行
速度を複数段階に分けて識別する走行速度識別手段と、
駆動力識別手段で識別した駆動力と走行速度識別手段で
識別した走行速度と駆動力識別手段で識別した駆動力の
検出時からの経過時間とに対応して駆動機構の出力を設
定する駆動出力設定手段とを具備してなり、駆動力の補
助時および非補助時に関係無く、速度検出機構が車輪の
回転速度を安定して検出するので、原動機の出力を過不
足無く制御でき、駆動力の補助を滑らかに安定して行う
ことができる。また、制御ユニットが、張力検出機構に
おける検出張力と速度検出機構における検出速度と駆動
力の検出時からの経過時間とに対応して原動機の出力を
設定する構成なので、複雑な制御回路を必要とせず、制
御時間を極めて単純化することができ、種々の走行状態
に対応してリアルタイムで安定した制御を行うことがで
き、しかも、移動機器駆動装置全体のコストが低減す
る。

【００２８】請求項３記載の移動機器駆動装置では、駆
動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるいは
帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力検
出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回転
駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を検
出する速度検出機構と、駆動力伝達部材の移動速度を検
出する伝達部材速度検出手段と、張力検出機構と速度検
出機構と伝達部材速度検出手段と駆動機構とに接続さ
れ、張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検出手
段とから発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力
を調整する制御ユニットとを備えた構成とされ、制御ユ
ニットが張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検
出手段の３種の検出信号に対応して制御を行うので、駆
動力の補助を一層滑らかに安定して行うことができ、移
動機器の操縦等が一層容易になる。

【００２９】請求項４記載の移動機器駆動装置では、駆
動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるいは
帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力検
出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回転
駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を検
出する速度検出機構と、駆動力伝達部材の移動速度を検
出する伝達部材速度検出手段と、張力検出機構と速度検
出機構と伝達部材速度検出手段と駆動機構とに接続さ
れ、張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検出手
段から発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を
調整する制御ユニットとを備え、制御ユニットが、張力
検出機構からの信号に対応して駆動力伝達部材を回転さ
せる駆動力を複数段階に分けて識別する駆動力識別手段
と、速度検出機構からの信号に対応して移動機器の走行
速度を複数段階に分けて識別する走行速度識別手段と、
駆動力識別手段で識別した駆動力と走行速度識別手段で
識別した走行速度と駆動力識別手段で識別した駆動力の
検出時からの経過時間と駆動輪の回転速度とに対応して
駆動機構の出力を設定する駆動出力設定手段とを具備し
てなり、走行中に踏力が変化した場合であっても、伝達
部材速度検出機構において駆動力伝達部材の移動が継続
して検出されることによって原動機の出力が維持あるい
は緩やかに変化するので、走行安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動機器駆動装置の第１の実施の形態
を示す図であって、駆動機構近傍を示す正面図である。

【図２】本発明の移動機器駆動装置の第１の実施の形態
を示す図であって、駆動機構を示す斜視図である。

【図３】本発明の移動機器駆動装置の第１の実施の形態
を示す図であって、駆動機構を示す断面図である。

【図４】本発明の移動機器駆動装置の第１の実施の形態
を示す図であって、張力検出機構を示す正面図である。

【図５】本発明の移動機器駆動装置の第２の実施の形態
を示す図であって、図４の張力検出機構を示す平面図で
ある。

【図６】本発明の移動機器駆動装置の第１の実施の形態
を示す図であって、制御ユニットにおける制御を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明の移動機器駆動装置の第２の実施の形態
を示す図であって、伝達部材速度検出機構を示す平面図
である。

【図８】本発明の移動機器駆動装置の第２の実施の形態
を示す図であって、制御ユニットにおける制御を示すフ
ローチャートである。

【図９】従来の駆動力補助機構を示す全体側面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 移動機器駆動装置、 １１ 駆動輪（ドライブギア）、 １２ 従動輪（ドリブンギア）、 １３ 駆動力伝達部材（チェーン）、 １４ 張力検出機構、 １５ 車輪、 １６ 原動機（電動モーター）、 １７ 駆動機構、 １７ａ ワンウェイクラッチ、 １８ 速度検出機構、 １９ 制御ユニット、 ２２ 駆動シャフト、 ２３ 回転駆動力伝達機構、 ３５ 従動部分（外胴）、 ５０ 駆動力識別手段（第３のステップ）、 ５３ 走行速度識別手段（第６のステップ）、 ５４ 駆動出力設定手段（第７のステップ）、 ６０ 移動機器駆動装置、 ６１ 伝達部材速度検出機構（ロータリーエンコーダ
ー）、 ６２ 制御ユニット、 １０２ 駆動力識別手段（第２のステップ）、 １０４ 走行速度識別手段（第４のステップ）、 １０５ 駆動出力設定手段（第５のステップ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正昭 東京都台東区小島１−７−９ アルムエレ クトロニクス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自転車等の移動機器に装着された状態
   で、当該移動機器の車輪を駆動する移動機器駆動装置で
   あって、 駆動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるい
   は帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力
   検出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回
   転駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を
   検出する速度検出機構と、張力検出機構と速度検出機構
   と駆動機構とに接続され、張力検出機構と速度検出機構
   とから発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を
   調整する制御ユニットとを備え、 駆動機構が、車輪の外周部に当接されて車輪に前記原動
   機の駆動力を回転駆動力として伝達可能な駆動シャフト
   と、該駆動シャフトに原動機の回転駆動力を伝達可能な
   回転駆動力伝達機構とを具備し、かつ前記駆動シャフト
   または回転駆動力伝達機構に、原動機の回転駆動力によ
   る駆動シャフトの回転の周速度が車輪より速い場合にの
   み回転駆動力を車輪に伝達するワンウェイクラッチを組
   み込んでなり、 速度検出機構が、回転駆動力伝達機構の車輪との従動回
   転可能部分あるいは駆動シャフトの回転を検出すること
   により車輪の回転速度を検出する構成とされているとを
   特徴とする移動機器駆動装置。
2. 【請求項２】 自転車等の移動機器に装着された状態
   で、当該移動機器の車輪を駆動する移動機器駆動装置で
   あって、 駆動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるい
   は帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力
   検出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回
   転駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を
   検出する速度検出機構と、張力検出機構と速度検出機構
   と駆動機構とに接続され、張力検出機構と速度検出機構
   とから発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を
   調整する制御ユニットとを備え、 制御ユニットが、張力検出機構からの信号に対応して駆
   動力伝達部材を回転させる駆動力を複数段階に分けて識
   別する駆動力識別手段と、速度検出機構からの信号に対
   応して移動機器の走行速度を複数段階に分けて識別する
   走行速度識別手段と、駆動力識別手段で識別した駆動力
   と走行速度識別手段で識別した走行速度と駆動力識別手
   段で識別した駆動力の検出時からの経過時間とに対応し
   て駆動機構の出力を設定する駆動出力設定手段とを具備
   してなることを特徴とする移動機器駆動装置。
3. 【請求項３】 自転車等の移動機器に装着された状態
   で、当該移動機器の車輪を駆動する移動機器駆動装置で
   あって、 駆動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるい
   は帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力
   検出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回
   転駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を
   検出する速度検出機構と、駆動力伝達部材の移動速度を
   検出する伝達部材速度検出手段と、張力検出機構と速度
   検出機構と伝達部材速度検出手段と駆動機構とに接続さ
   れ、張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検出手
   段とから発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力
   を調整する制御ユニットとを備え、 駆動機構が、車輪の外周部に当接されて車輪に前記原動
   機の駆動力を回転駆動力として伝達可能な駆動シャフト
   と、該駆動シャフトに原動機の回転駆動力を伝達可能な
   回転駆動力伝達機構とを具備し、かつ前記駆動シャフト
   または回転駆動力伝達機構に、原動機の回転駆動力によ
   る駆動シャフトの回転の周速度が車輪より速い場合にの
   み回転駆動力を車輪に伝達するワンウェイクラッチを組
   み込んでなり、 速度検出機構が、回転駆動力伝達機構の車輪との従動回
   転可能部分あるいは駆動シャフトの回転を検出すること
   により車輪の回転速度を検出する構成とされていること
   を特徴とする移動機器駆動装置。
4. 【請求項４】 自転車等の移動機器に装着された状態
   で、当該移動機器の車輪を駆動する移動機器駆動装置で
   あって、 駆動輪と従動輪との間に無端状に卷装された線状あるい
   は帯状の駆動力伝達部材に作用する張力を検出する張力
   検出機構と、車輪の外周部に原動機が発生する動力を回
   転駆動力として伝達する駆動機構と、車輪の回転速度を
   検出する速度検出機構と、駆動力伝達部材の移動速度を
   検出する伝達部材速度検出手段と、張力検出機構と速度
   検出機構と伝達部材速度検出手段と駆動機構とに接続さ
   れ、張力検出機構と速度検出機構と伝達部材速度検出手
   段から発信された検出信号に基づいて駆動機構の出力を
   調整する制御ユニットとを備え、 制御ユニットが、張力検出機構からの信号に対応して駆
   動力伝達部材を回転させる駆動力を複数段階に分けて識
   別する駆動力識別手段と、速度検出機構からの信号に対
   応して移動機器の走行速度を複数段階に分けて識別する
   走行速度識別手段と、駆動力識別手段で識別した駆動力
   と走行速度識別手段で識別した走行速度と駆動力識別手
   段で識別した駆動力の検出時からの経過時間と駆動輪の
   回転速度とに対応して駆動機構の出力を設定する駆動出
   力設定手段とを具備してなることを特徴とする移動機器
   駆動装置。