JPH11139381A - 改良型自転車用補助動力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】周知の足踏み自転車に後付けで簡単に取り付け
て、電動機の駆動力により足踏み駆動力を補助すること
のできる簡便安価な補助動力装置を得ることである。 【構成】取付け架台と、蓄電池と、電動機と、一方向ク
ラッチ内蔵の駆動輪と、電流制御部と、踏力検出手段
と、速度検出手段と、その他の付属品とから構成され
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後付けで簡
単に取り付けて、電動機の駆動力により足踏み駆動力を
補助せしめる補助動力装置である。

【０００２】

【従来の技術】足踏みペダルによる自転車に電動機と蓄
電池を載置して走行する電動自転車若しくは補助動力装
置は周知で、実用化された例があるが、機構が複雑で高
価となる問題点があった。また、これらの問題点を解決
する手段として、本発明と類似の構成要素を備えた先願
発明（特願平７−５４９５１）があり、本発明は該先願
発明に改良を加え、機構を整理して進歩性を与えたもの
である。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】（イ）平地を走行す
るときと坂道を走行するときとでは所要トルクに大きい
差があるので変速装置が必要であるが、自転車に利用で
きる簡便安価な装置がないという問題点がある。 （ロ）従来の方式では電動機の動力を車輪に伝える駆動
力伝達手段、トルクを変更するための機械的変速手段、
及び速度変更手段等がそれぞれ複雑であり、在来型自転
車に大幅な設計変更若しくは改造を加える必要があった
ため、全体の最終価格は在来型自転車に比べ大幅に高価
になるという問題点があった。そこで、在来型自転車に
特別な設計変更や改造を加えることなく、後付けで簡単
に装着できる、簡便安価な補助動力装置を実現する必要
がある。 （ハ）踏力のみによる踏力走行と、踏力に補助動力を加
えた併用走行のいずれかを容易に選択できる必要があ
る。 （ニ）踏力走行のとき、電動機とその周辺装置が負荷と
なって無駄な労力を費やすことを防止する必要がある。 （ホ）併用走行のとき、加えた踏力その他の条件に応じ
て補助動力の出力を増減して、常に楽な踏力で、自然の
走行感覚で走行できるようにすると共に、必要動力が一
定値以下のときには補助動力の出力を消滅せしめて無駄
な電力消費を防止する必要がある。 （ヘ）走行運転にあたって、過大な速度を押えて走行の
安全を確保するため、併用走行のとき、電動機の回転速
度に上限を設けると共に、それ以上の走行速度は踏力の
みによって得るようにする必要がある。 （ト）車体への整合性、外観のスマート性及び操作の容
易性を更に改善して、走行の安全性、製造の容易性、低
価格化を更に推し進めることにより、産業上の効果を向
上させる必要がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（イ）蓄電池と、この蓄
電池からの供給電流を制御して次段に接続された電動機
に電流を供給する制御回路と、補助動力を発生する電動
機と、その回転駆動力により一方向クラッチを介して回
転駆動される円筒状の駆動輪とを基本構成要素とし、こ
の駆動輪によって後輪若しくは前輪のタイヤを直接摩擦
回転する方式を採用することにより簡便安価な装置を実
現する手段が得られる。 （ロ）踏力に補助動力を加えた併用走行のとき、前項に
説明した一方向クラッチを備えること、車体の適宜の位
置に備えれた踏力検出手段と駆動輪の回転数即ち車速の
検出手段及びそれらの検出結果を伝達する伝達手段を備
えること、この伝達手段からの信号を基に電動機に供給
する電流を制御して電動機の回転駆動力を適宜増減また
は遮断する電流制御手段を前記制御回路内に備えること
により機械的変速手段や人手による速度変更手段を不要
とすると共に、踏力若しくは電力の浪費を防止すること
のできる簡便安価な手段が得られる。 （ハ）併用走行のとき、必要動力が一定値以下の場合
は、電動機への供給電流を遮断する電気回路を前記制御
回路内に設けることにより、電力の浪費を防止する手段
が得られる。 （ニ）支柱及びネジ穴等を備えることにより、在来の自
転車車体へ簡便に取付けできる手段を備えた架台を備
え、この架台に電源部と駆動部を備え、電源部には蓄電
着及びその他の所要部品等を収納する電池箱を備え、ま
た駆動部にはシャシと電動機と制御回路と駆動輪を備
え、該駆動輪をタイヤに押圧したり離脱したりする手段
を備えることにより、補助動力を在来自転車に容易に装
着できる簡便安価な手段、及び補助動力を車輪に簡便安
価に伝達する手段が得られる。 （ホ）シャシと架台との間にカム機構及びこれと連結し
た把手腕及び把手を備えると共に、該カムによる押圧力
に抗するバネ備えることにより、前記駆動輪の側腹部を
タイヤに対して接触させるかまたは非接触にするかを容
易に選択操作できるようにして補助動力非使用時の消費
電力を節約する手段が得られる。あるいはまた、カムの
形状を角型にすることにより、タイヤに対する駆動輪の
押圧力を容易に調節することもできる。 （ヘ）シャシの一端にモーターを、他端に制御回路を、
中央部に駆動輪をそれぞれ備えて駆動部を一体構造とす
ることにより、組立の容易性、速度検出手段の設置の容
易性、外観のスマート性、車体への装着性を向上させ、
コストダウンをはかることができる。 （ト）電源部と駆動部を別々の架台に取付ける方式を採
用することにより、各種車体への対応性を更に向上する
ことができる。

【０００５】

【作用】前記課題は、前記手段により総て解決されるの
で、次の種々の作用が生ずる。 （イ）従来の装置に比べて、極めて構造が簡単で安価な
補助動力装置が実現でき、平地や坂道共に小さな踏力で
も補助動力の力を借りて楽に走行できる。 （ロ）既存自転車に何ら設計変更や改造が不要なので、
既存自転車の有効活用ができると共に、全体重量の大幅
な軽減が実現でき、これが更に蓄電池の軽量化や走行距
離の増大に寄与するという相乗効果が得られる。 （ハ）特別な運転操作の必要なしに極めて容易な運転が
できると共に、労力及び消費電力の無駄の少ない装置が
得られる。 （ニ）足踏みのみによる踏力走行と、踏力に補助動力を
加えた併用走行のいずれかが極めて簡単な操作で選択で
きる。 （ホ）併用走行のとき、走行速度に応じて電動機への給
電を制限若しくは停止できるので、走行の安全性が確保
されると共に、自転車の範疇に入り、運転免許の保持や
ヘルメットの着用が不要となる利便性が得られる。
（ヘ）外観のスマート性、生産性、車体への装着性の向
上が実現できる。

【０００６】

【実施例】図１乃至図４はそれぞれ、本発明の実施例を
在来型自転車に付加した場合の左側面全体説明図、駆動
部外観斜視図、駆動部取付部左側面図、及び駆動部断面
説明図であり、他の周知の部分は省略して図示していな
い。図示の実施例において、架台２は該架台２にボルト
等で固定されたコの字形の駆動部取付金具２ａを備え、
これに駆動部４が駆動部取付腕４ａと駆動部取付ピン４
ｂを介して所定の角度内において回転自在に取付けられ
ている。また、該駆動部取付金具２ａと該駆動部４はバ
ネ（図示せず）の力により該駆動部４を上方即ち駆動輪
８が駆動すべきタイヤ１０から遠ざかる方向に引っ張ら
れている。一方該駆動部取付金具２ａにカム軸２ｂを介
して取付けられて該カム軸２ｂに固定されたカム２ｃの
先端部が、カムハンドル腕２ｄ、同把手２ｅを図３の反
時計方向に回転させることにより、シャシ５の側腹面を
押し、該駆動輪８の側腹面が駆動タイヤ１０に押しつけ
られる。該カム２ｃの先端部には２種類の押圧面が備え
られており、把手２ｅを押す角度によって、該駆動輪８
が該タイヤ１０を押す力を調節できるようになってい
る。また、電源部３は引出式の電池箱を備え、該電池箱
には蓄電池のほか、電源接断器、蓄電池残量計、施錠機
構等の付属品が備えられている。

【０００７】図１乃至図４の実施例について装置の動作
を説明すると、まずカムハンドル把手２ｅを前方に押し
て駆動輪８がタイヤ１０に適宜の押圧で接するように
し、電池箱に備えられた電源接断器を接にする。このよ
うな状態でペダルに適宜の踏力を加えると、大スプロケ
ット周辺に備えられた踏力センサー１１の検出信号が制
御回路７ａに送られる。また、該駆動輪８の回転数を検
出する速度センサー７ｃは矢車状の速度検出羽根７ｂの
羽根の通過を検出して速度信号を該制御回路７ａに送
る。該制御回路は、該踏力信号と該速度信号から電動機
６ａに送るべき電流を決定し、これを送出する。しかし
て該電動機６ａは回転し、その出力軸６ｂの回転駆動力
は一方向クラッチ５ｃを介して駆動輪８に伝えられて、
しかしてタイヤ１０に前進力が与えられる。本実施例で
は、一つの架台に駆動部と電源部を搭載したが、駆動部
と電源部を別々の架台に搭載するようにすれば、車体に
対する取付け位置の自由度を更に増すことができる。ま
た、カム軸２ｂをモーター、ソレノイド等による動力能
動とし、その制御を自転車ハンドル部で行なうようにす
れば、駆動輪８の接離動作を遠隔制御で行なうことがで
きる。更に、踏力センサーを省略し、これと等価の信号
を発生する装置を自転車ハンドル部に設け、これを手動
操作するようにすれば、踏力に関係なく補助動力を手動
で増減できる。

【０００８】

【発明の効果】以上説明したように、ペダルによる踏力
のみを使用して走行する手段と、踏力に電動機による補
助動力を付加し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電動機負荷を切り離した状態
で、慣性により走行することができる。慣性走行を含み
踏力が一定値以下のとき、及び走行速度が一定値以上の
ときは補助動力を発生しないので、走行距離が大幅に増
大できると共に、運転走行の安全性も向上する効果があ
る。人力と補助動力の併用走行のとき、加えた踏力に応
じて自動的に最適な補助動力を発生するので平地、上り
坂共に少ない踏力で走行でき、また速度制御等の運転走
行上の人手操作が不要なので、運転が楽となる効果があ
る。既存の足踏み自転車に後付けで簡単に取付けて使用
でき、しかも外観のスマート性、装用性、車体装着性、
生産性が従来方式に比べて格段に改善された簡便安価な
補助動力装置が得られる効果がある。

【０００９】

【図面の簡単な説明】

【図１】は実施例の左側面全体説明図

【図２】は実施例の駆動部外観斜視図（前方から見た
図）

【図３】は実施例の駆動部取付部左側面図

【図４】は実施例の駆動部断面説明図

【符号の説明】

（１）は在来自転車 （２）は架台 （２ａ）は駆動部取付金具 （２ｂ）はカム軸 （２ｃ）はカム （３）は電池箱 （４）は駆動部 （４ａ）は駆動部取付腕 （４ｂ）は駆動部取付軸 （４ｃ）は駆動部取付孔 （５）はシャシ （５ａ）は軸受けベアリング （５ｂ）はシール材 （５ｃ）は一方向クラッチ （５ｄ）はケーブルダクト （６）は電動機部カバー （６ａ）は電動機 （６ｂ）は電動機駆動軸 （７）は制御回路部カバー （７ａ）は制御回路 （７ｂ）は速度検出羽根 （７ｃ）は速度センサー （８）は駆動輪 （９）はケーブル取出孔 （１０）は駆動すべきタイヤ （１１）は踏力センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】足踏みペダルで駆動される大スプロケット
   と、後車輪軸を一方向クラッチを介して駆動する小スプ
   ロケットと、前記大小２つのスプロケットの間に掛けら
   れたチェーンとを備えた周知の自転車に対して簡単に後
   付けできる補助動力装置において、以下の要件を備えた
   ことを特長とする改良型自転車用補助動力装置。 （イ）自転車の駆動すべき後輪若しくは前輪の近傍の車
   体の適宜の部位に、ネジ止め等の適宜の手段で簡便に付
   加固定された架台を備える。 （ロ）該架台に、施錠機構等を介して着脱自在に設置さ
   れた電池箱を含む電源部と、該架台に回転軸等を介して
   適宜の角度内において回転自在に設置された駆動部支持
   枠（以下シャシという。）を含む駆動部とを備える。 （ハ）該電池箱には蓄電池と、電源接断器、蓄電池残量
   計、施錠機構等の適宜の付属品を備える。 （ニ）該シャシの一端部に電動機を備え、他端部に該蓄
   電池から該電動機に供給される電流を制御する制御回路
   と駆動輪回転速度検出手段及びその他の適宜の付属品を
   備え、また中央部に円筒状の駆動輪を備える。 （ホ）該駆動輪は、該電動機の出力軸の回転駆動力を一
   方向のみに伝達する円筒状の一方向クラッチを介して該
   出力軸に結合され、その側腹面は、該架台と該シャシと
   の間に設けられた接離機構の作用により駆動すべきタイ
   ヤの外周面若しくは側面に密着押圧して生じる接触摩擦
   力により該タイヤを回転駆動して該自転車の前進力を発
   生するように構成される。（ヘ）該架台と該シャシの間
   の適宜の位置に設けられた該接離機構はカム機構 及びバネ機構を備えて該駆動輪と該タイヤとを自在に圧
   着若しくは離脱させる作用と共に圧着力を調節する作用
   を備える。また該カム機構には、カムを手動若しくは電
   動で操作するためのカム軸と、把手若しくは電動結合部
   を備える。 （ト）前記制御回路は、大スプロケット部等に別途備え
   られた踏力検出手段（足踏みによって発生する踏力を検
   出する手段）から導入された踏力信号と、駆動輪部等に
   別途備えられた駆動輪回転速度検出手段から導入された
   速度信号とを基に前記電動機に対する供給電流を適宜変
   更若しくは遮断する電子回路を備える。
2. 【請求項２】前記架台を駆動部取付け架台と電源部取付
   け架台とに分割して、各架台の車体に対する取付け位置
   の自由度を増したことを特長とする請求項１記載の改良
   型自転車用補助動力装置。