JPH04100790A - 電動モータ付き人力駆動装置 - Google Patents
電動モータ付き人力駆動装置Info
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- JPH04100790A JPH04100790A JP2214947A JP21494790A JPH04100790A JP H04100790 A JPH04100790 A JP H04100790A JP 2214947 A JP2214947 A JP 2214947A JP 21494790 A JP21494790 A JP 21494790A JP H04100790 A JPH04100790 A JP H04100790A
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- Japan
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- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
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- B60L2200/12—Bikes
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- B60L2250/00—Driver interactions
- B60L2250/26—Driver interactions by pedal actuation
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
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- Sustainable Energy (AREA)
- Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、人力による駆動系と電動モータによる駆動系
とを並列に設けた電動モータ付き人力駆動装置に関する
ものである。
とを並列に設けた電動モータ付き人力駆動装置に関する
ものである。
（発明の背景）
自転車などの人力により駆動する装置においては、登板
時などの負荷の増大時に変速装置により変速比を変えペ
ダルを漕ぐ力を軽減してやるものがあるが、この場合に
は変速機の操作が面倒であったり、登板中に車速か低下
してしまうなどの問題が生じる。
時などの負荷の増大時に変速装置により変速比を変えペ
ダルを漕ぐ力を軽減してやるものがあるが、この場合に
は変速機の操作が面倒であったり、登板中に車速か低下
してしまうなどの問題が生じる。
また人力による駆動系とエンジンによるアシスト駆動系
とを並列に設け、エンジン出力を手動のスロットルレバ
ーにより操作するようにしたいわゆるエンジン付き自転
車も公知である。しかしこの場合にはペダルとは無関係
に常時エンジン駆動力が付与されるため、ペダル走行と
いう感覚はな（なってしまい、自転車を楽しみたいとい
う人にとって味気ないものになってしまう。
とを並列に設け、エンジン出力を手動のスロットルレバ
ーにより操作するようにしたいわゆるエンジン付き自転
車も公知である。しかしこの場合にはペダルとは無関係
に常時エンジン駆動力が付与されるため、ペダル走行と
いう感覚はな（なってしまい、自転車を楽しみたいとい
う人にとって味気ないものになってしまう。
さらに自転車を体力増進のために用いる場合には、逆に
負荷を増やしたいこともあった。
負荷を増やしたいこともあった。
（発明の目的）
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、変
速装置を操作したりスロットルレバーなどを操作する煩
わしさがなく、人力を加えたとき、その力に応じて自動
的にアシスト力を付与して自転車の運転感覚を損うこと
なく人力を軽減することかでき、また必要に応じて負荷
を増やして体力増強を図れるようにした電動モータによ
るアシスト駆動系を有する人力駆動装置を提供すること
を目的とするものである。
速装置を操作したりスロットルレバーなどを操作する煩
わしさがなく、人力を加えたとき、その力に応じて自動
的にアシスト力を付与して自転車の運転感覚を損うこと
なく人力を軽減することかでき、また必要に応じて負荷
を増やして体力増強を図れるようにした電動モータによ
るアシスト駆動系を有する人力駆動装置を提供すること
を目的とするものである。
（発明の構成）
本発明によればこの目的は、人力による駆動系と電動モ
ータによる駆動系とを並列に設けた電動モータ付きの人
力駆動装置において、前記人力による駆動系の負荷を検
出する負荷検出手段と、この検出した負荷に対し所定の
変換特性をもって前記電動モータの出力を制御するコン
トローラとを備えることを特徴とする電動モータ付き人
力駆動装置、により達成される。
ータによる駆動系とを並列に設けた電動モータ付きの人
力駆動装置において、前記人力による駆動系の負荷を検
出する負荷検出手段と、この検出した負荷に対し所定の
変換特性をもって前記電動モータの出力を制御するコン
トローラとを備えることを特徴とする電動モータ付き人
力駆動装置、により達成される。
（実施例）
第１図は本発明の概念を示すブロック図、第２図は人力
Ｆｈに対するモータ駆動力Ｆ、ｎの制御特性を示す図、
第３Ａ、３Ｂ図は合力Ｆ（＝Ｆｈ＋Ｆイ）の時間変化を
示す図、第４図はモータの制御回路図、第５図は自転車
への適用例を示す図、第６図はその駆動系の展開図、第
７Ａ、７Ｂ図はその負荷検出手段の例を示す図である。
Ｆｈに対するモータ駆動力Ｆ、ｎの制御特性を示す図、
第３Ａ、３Ｂ図は合力Ｆ（＝Ｆｈ＋Ｆイ）の時間変化を
示す図、第４図はモータの制御回路図、第５図は自転車
への適用例を示す図、第６図はその駆動系の展開図、第
７Ａ、７Ｂ図はその負荷検出手段の例を示す図である。
第５図において符号１０は駆動輪である後輪、１２は操
向前輪、１４は操向ハンドル、１６はシート、１８は足
踏みペダルである。ペダル１８から後輪１０に至る人力
駆動系２０（第１図）は、このペダル１８を保持するペ
ダル軸２２と、傘歯車２４と、ドライブ軸２６と、傘歯
車２８とで形成される。ドライブ軸２６の途中にはこの
人力による駆動力Ｆｈを検出する負荷検出手段３０が介
在されている。この負荷検出手段３０は、例えば第７Ａ
図に示すように、ペダル軸２２側の軸半体２６ａと後輪
１０側の軸半体２６ｂに接続された捩り棒ばね３２と、
両軸半休２６ａ、２６ｂ間の相対角度変化を求めるポテ
ンショメータ（例えば回転摺動抵抗）３４とで構成され
る。また第７Ｂ図のようにドライブ軸２６の途中を小径
にし、この小径部２６ｃの捩れを歪みゲージ３６で検出
する構造であってもよい。これらポテンショメータ３４
や歪みゲージ３６の信号は、例えばスリップリング（図
示せず）を介して取出される。
向前輪、１４は操向ハンドル、１６はシート、１８は足
踏みペダルである。ペダル１８から後輪１０に至る人力
駆動系２０（第１図）は、このペダル１８を保持するペ
ダル軸２２と、傘歯車２４と、ドライブ軸２６と、傘歯
車２８とで形成される。ドライブ軸２６の途中にはこの
人力による駆動力Ｆｈを検出する負荷検出手段３０が介
在されている。この負荷検出手段３０は、例えば第７Ａ
図に示すように、ペダル軸２２側の軸半体２６ａと後輪
１０側の軸半体２６ｂに接続された捩り棒ばね３２と、
両軸半休２６ａ、２６ｂ間の相対角度変化を求めるポテ
ンショメータ（例えば回転摺動抵抗）３４とで構成され
る。また第７Ｂ図のようにドライブ軸２６の途中を小径
にし、この小径部２６ｃの捩れを歪みゲージ３６で検出
する構造であってもよい。これらポテンショメータ３４
や歪みゲージ３６の信号は、例えばスリップリング（図
示せず）を介して取出される。
ドライブ軸２６には、負荷検出手段３０と後輪１０との
間にモータ駆動手段４０が設けられている。このモータ
駆動手段４０は例えば直流直巻あるいは分巻モータ４２
と、このモータ４２の回転を減速してドライブ軸２６に
伝えるウオーム歯車機構４４と、モータ４２とウオーム
歯車機構４４との間に介在する電磁クラッチ４６とを有
する。
間にモータ駆動手段４０が設けられている。このモータ
駆動手段４０は例えば直流直巻あるいは分巻モータ４２
と、このモータ４２の回転を減速してドライブ軸２６に
伝えるウオーム歯車機構４４と、モータ４２とウオーム
歯車機構４４との間に介在する電磁クラッチ４６とを有
する。
負荷検出手段３０により検出された人力による駆動系２
０に加わる負荷の大きさＦｈは、信号ａによってコント
ローラ５０に送られ、このコントローラ５０は負荷の大
きさＦｈに対して所定の関係をもってモータ出力Ｆ。を
制御するものである。例えば第２図にＡで示すように、
直線関係を持たせたり、Ｂ、Ｃのように増加率に漸減、
漸増特性を持たせるこ２ができる。Ａの直線特性を持た
せる場合には、第４図に示す回路を用いることができる
。
０に加わる負荷の大きさＦｈは、信号ａによってコント
ローラ５０に送られ、このコントローラ５０は負荷の大
きさＦｈに対して所定の関係をもってモータ出力Ｆ。を
制御するものである。例えば第２図にＡで示すように、
直線関係を持たせたり、Ｂ、Ｃのように増加率に漸減、
漸増特性を持たせるこ２ができる。Ａの直線特性を持た
せる場合には、第４図に示す回路を用いることができる
。
この第４図において５２は電池、５４はトランジスタな
どの主スイツチング素子であり、これらはモータ４２と
共に閉じた主回路を形成する。電池５２は第５図に示す
ようにシート１６の下に搭載され、また主スイツチング
素子５４およびコントローラ５０は制御箱５６に収容さ
れる。
どの主スイツチング素子であり、これらはモータ４２と
共に閉じた主回路を形成する。電池５２は第５図に示す
ようにシート１６の下に搭載され、また主スイツチング
素子５４およびコントローラ５０は制御箱５６に収容さ
れる。
この第４図で、人力駆動系２０の負荷Ｆｈを示す信号ａ
は、比較器５８で設定器６０の設定電圧υ。と比較され
、設定電圧υ。以下の時にはクラッチ４６を切り、υ０
以上になるとこのクラッチ４６を接続する。すなわち増
幅器６２を介して、クラッチ４６の励磁電流を断続する
スイッチ６４により接続する。またこの信号ａは増幅器
６６を通り減算器６８に入る。減算器６８には、主回路
に設けたシャント７０で検出した主回路電流を示す信号
すが増幅器７２を通って負帰還され、両信号ａ、ｂの差
が求められる。この差（ａ−ｂ）を示す信号が増幅器７
４を通りゲート回路７６に入る。ゲート回路７６は差（
ａ−ｂ）の大小に応じてデユーティ比が変化するゲート
信号をスイッチング素子５４に送り、これを断続する。
は、比較器５８で設定器６０の設定電圧υ。と比較され
、設定電圧υ。以下の時にはクラッチ４６を切り、υ０
以上になるとこのクラッチ４６を接続する。すなわち増
幅器６２を介して、クラッチ４６の励磁電流を断続する
スイッチ６４により接続する。またこの信号ａは増幅器
６６を通り減算器６８に入る。減算器６８には、主回路
に設けたシャント７０で検出した主回路電流を示す信号
すが増幅器７２を通って負帰還され、両信号ａ、ｂの差
が求められる。この差（ａ−ｂ）を示す信号が増幅器７
４を通りゲート回路７６に入る。ゲート回路７６は差（
ａ−ｂ）の大小に応じてデユーティ比が変化するゲート
信号をスイッチング素子５４に送り、これを断続する。
この結果モータ４２には信号ａすなわち人力Ｆ。
の大きさに対応した電流が流れ、第２図Ａに示す特性の
モータ駆動力Ｆ□が得られる。
モータ駆動力Ｆ□が得られる。
第２図Ｂ、Ｃの特性を得る場合には、例えば第５図に示
すようにコントローラ５０をＣＰＵ８０とＲＯＭ８２で
形成することができる。この場合には、ＲＯＭ８２にこ
の特性Ｂ、Ｃをメモリしておき、人力駆動力Ｆｈの時に
発生させるべきモータ駆動力Ｆ、をＲＯＭ８２から読出
し、この駆動力Ｆｍを発生するモータ電流を供給するよ
うにゲート信号を出力させる。
すようにコントローラ５０をＣＰＵ８０とＲＯＭ８２で
形成することができる。この場合には、ＲＯＭ８２にこ
の特性Ｂ、Ｃをメモリしておき、人力駆動力Ｆｈの時に
発生させるべきモータ駆動力Ｆ、をＲＯＭ８２から読出
し、この駆動力Ｆｍを発生するモータ電流を供給するよ
うにゲート信号を出力させる。
人力駆動力Ｆｈに対してモータ駆動力Ｆ、ｎを発生させ
るタイミングを同時にすれば、その合力Ｆは第３Ａ図の
ようになり、またモータ駆動力Ｆｆｆｉを△ｔだけ遅ら
せればその合力Ｆは第３Ｂ図のようになる。なお合力Ｆ
を第３Ａ図のように最大Ｆ、に制限するようにしてもよ
い。
るタイミングを同時にすれば、その合力Ｆは第３Ａ図の
ようになり、またモータ駆動力Ｆｆｆｉを△ｔだけ遅ら
せればその合力Ｆは第３Ｂ図のようになる。なお合力Ｆ
を第３Ａ図のように最大Ｆ、に制限するようにしてもよ
い。
第８図は自転車への他の適用例を示す図、第９図はその
駆動系の展開図である。
駆動系の展開図である。
この実施例では電池５２Ａ、５２Ｂを２ケ所に分散する
一方、モータ駆動系４０Ａに同軸モータ４２Ａを用いた
ものである。すなわちドライブ軸２６に同軸にモータ４
２Ａを設け、またクラッチ４６Ａの可動ディスク４６ａ
をドライブ軸２６上にスプラインで軸方向にスライド可
能に設けたものであるし 第１０図は自転車へのさらに他の適用例を示す図である
。この実施例は人力駆動系２０Ａをチェーン駆動とし、
ペダル１８の踏力なりランクに設けた歪みゲージ９０で
検出する。またモータ駆動系のモータ４２Ｂをクランク
内あるいは後輪１ｏのハブ内に設けるようにした。
一方、モータ駆動系４０Ａに同軸モータ４２Ａを用いた
ものである。すなわちドライブ軸２６に同軸にモータ４
２Ａを設け、またクラッチ４６Ａの可動ディスク４６ａ
をドライブ軸２６上にスプラインで軸方向にスライド可
能に設けたものであるし 第１０図は自転車へのさらに他の適用例を示す図である
。この実施例は人力駆動系２０Ａをチェーン駆動とし、
ペダル１８の踏力なりランクに設けた歪みゲージ９０で
検出する。またモータ駆動系のモータ４２Ｂをクランク
内あるいは後輪１ｏのハブ内に設けるようにした。
以上の各実施例では人力駆動系の負荷を駆動力Ｆｈによ
って求めている。しかし本発明はこれに代えてまたはこ
れに加えて、トルクセンサ、車速センサ、あるいは運転
者の心拍数や呼吸回数等から負荷を求めてもよい。例え
ば第５図に示すようにハンドル１４に計器箱９２を設け
、ここに運転者の耳たぶなどを挟んで脈拍を検出するセ
ンサ９４や、マスク状の呼吸センサ９６などを設けるこ
とができる。
って求めている。しかし本発明はこれに代えてまたはこ
れに加えて、トルクセンサ、車速センサ、あるいは運転
者の心拍数や呼吸回数等から負荷を求めてもよい。例え
ば第５図に示すようにハンドル１４に計器箱９２を設け
、ここに運転者の耳たぶなどを挟んで脈拍を検出するセ
ンサ９４や、マスク状の呼吸センサ９６などを設けるこ
とができる。
またモータ４２．４２Ａ、４２Ｂは、人力駆動を軽減す
るだけでなく、制動力を発生して人力駆動力を増加させ
るようにしてもよい。この場合には人力の負荷が増える
から体力増進に適すると共に、降板時などに一種のエン
ジンブレーキの作用を持たせることができる。ブレーキ
センサによりブレーキをかけたことを検出してモータに
ブレーキ力を発生させるようにしてもよい。
るだけでなく、制動力を発生して人力駆動力を増加させ
るようにしてもよい。この場合には人力の負荷が増える
から体力増進に適すると共に、降板時などに一種のエン
ジンブレーキの作用を持たせることができる。ブレーキ
センサによりブレーキをかけたことを検出してモータに
ブレーキ力を発生させるようにしてもよい。
この発明は自転車だけでなく、人力駆動の３．４輪車、
身障者用の車、リハビリ用機器、遊具、フィットネス機
器、ロボットなどにも適用でき、これらを包含する。
身障者用の車、リハビリ用機器、遊具、フィットネス機
器、ロボットなどにも適用でき、これらを包含する。
（発明の効果）
本発明は以上のように、人力駆動系の負荷を検出し、こ
の負荷に対し所定の変換特性をもって電動モータによる
モータ駆動力を制御するものであるから、変速装置やス
ロットルレバーなどを全く操作することなく自動的にモ
ータのアシスト力を制御することができ、自転車感覚を
全く損うことなく人力を軽減しつつ円滑な走行が可能に
なる。
の負荷に対し所定の変換特性をもって電動モータによる
モータ駆動力を制御するものであるから、変速装置やス
ロットルレバーなどを全く操作することなく自動的にモ
ータのアシスト力を制御することができ、自転車感覚を
全く損うことなく人力を軽減しつつ円滑な走行が可能に
なる。
またモータによりブレーキ力を発生させれば、体力増強
に適するものとなる。
に適するものとなる。
第１図は本発明の概念を示すブロック図、第２図は人力
Ｆｈに対するモータ駆動力Ｆユの制御特性を示す図、第
３Ａ、３Ｂ図は合力Ｆの時間変化を示す図、第４図はモ
ータの制御回路図、第５図は自転車への適用例を示す図
、第６図はその駆動系の展開図、第７Ａ、７Ｂ図はその
負荷検出手段の例を示す図である。 第８図は自転車への他の適用例を示す図、第９図はその
駆動系の展開図である。第１０図は自転車へのさらに他
の適用例を示す図である。 １０・・・駆動輪、２０．２ＯＡ・・・人力駆動系、３
０・・・負荷検出手段、 ４０．４０Ａ・・・モータ駆動系、 ４２．４２Ａ・・・モータ、 ５０・・・コントローラ。 特許出願人 ヤマハ発動機株式会社
Ｆｈに対するモータ駆動力Ｆユの制御特性を示す図、第
３Ａ、３Ｂ図は合力Ｆの時間変化を示す図、第４図はモ
ータの制御回路図、第５図は自転車への適用例を示す図
、第６図はその駆動系の展開図、第７Ａ、７Ｂ図はその
負荷検出手段の例を示す図である。 第８図は自転車への他の適用例を示す図、第９図はその
駆動系の展開図である。第１０図は自転車へのさらに他
の適用例を示す図である。 １０・・・駆動輪、２０．２ＯＡ・・・人力駆動系、３
０・・・負荷検出手段、 ４０．４０Ａ・・・モータ駆動系、 ４２．４２Ａ・・・モータ、 ５０・・・コントローラ。 特許出願人 ヤマハ発動機株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 人力による駆動系と電動モータによる駆動系とを並列に
設けた電動モータ付きの人力駆動装置において、 前記人力による駆動系の負荷を検出する負荷検出手段と
、この検出した負荷に対し所定の変換特性をもって前記
電動モータの出力を制御するコントローラとを備えるこ
とを特徴とする電動モータ付き人力駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02214947A JP3086475B2 (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 電動モータ付き人力駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02214947A JP3086475B2 (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 電動モータ付き人力駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100790A true JPH04100790A (ja) | 1992-04-02 |
| JP3086475B2 JP3086475B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=16664202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02214947A Expired - Lifetime JP3086475B2 (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 電動モータ付き人力駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086475B2 (ja) |
Cited By (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06105413A (ja) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Honda Motor Co Ltd | 自転車の補助駆動装置 |
| JPH06107266A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-19 | Yamaha Motor Co Ltd | 電動モータ付き自転車 |
| JPH08175466A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 電動自転車 |
| EP0729881A1 (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-04 | Sanyo Electric Co. Ltd | Motorized bicycle |
| EP0734945A1 (en) * | 1995-03-27 | 1996-10-02 | Sanyo Electric Co. Ltd | Electrically powered bicycle |
| WO1996033906A1 (fr) * | 1995-04-28 | 1996-10-31 | Kabushiki Kaisha Tec | Dispositif de propulsion auxiliaire pour bicyclette et bicyclette equipee d'un tel dispositif de propulsion auxiliaire |
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