(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
足漕ぎペダルと、該足漕ぎペダルを介して入力される踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を出力する電動力発生手段及び自走指示信号を出力する自走指示手段を備えるペダル付電動車両において、
前記自走指示手段による自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示し、自走指示がない場合には、車速に拘らず踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とするペダル付電動車両。
【請求項２】
足漕ぎペダルと、該足漕ぎペダルを介して入力される踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を出力する電動力発生手段及び自走指示信号を出力する自走指示手段を備えるペダル付電動車両において、
前記車速検出手段によって検出される車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、前記自走指示手段による自走指示があった場合には、前記自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方を電動補助力として指示し、それ以外の場合には踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とするペダル付電動車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の自走モータ出力による自走と電動補助力（自走モータ出力又は踏力比例補助力）による電動補助走行が可能なペダル付電動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一定の電動力（自走モータ出力）による定速での自走の他に人力（踏力）による走行が可能であって、両走行の切り換えを簡単な構造で自動的に行い、ライダーが足腰の運動をすることも可能なペダル付電動車両が提案されている（特開平７−１３２８７４号公報参照）。
【０００３】
ところで、現行の道路交通法では歩行者として扱われる電動車両の最大速度（自走最大設定速度）は６ｋｍ／ｈに規定されているため、斯かる電動車両においてはその最大速度範囲内で人力と電動補助力（自走モータ出力）のハイブリッド駆動が行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
斯かる電動車両の人力ＦM 、電動補助力ＦA 、合力（人力ＦM と電動補助力ＦA との合力）Ｆ及び車速Ｖの経時変化を図８にそれぞれ示すが、図示のように車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax よりも小さい時間ｔ0 〜ｔ1 の間においては、その間に加えられる人力ＦM の大きさに拘らず一定の電動補助力ＦA が出力され、従って、車両は人力ＦM と電動補助力ＦA を合成した合力Ｆ（＝ＦM ＋ＦA ）を駆動力として駆動される。
【０００５】
而して、図示のように時間ｔ1 において車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えた瞬間に電動補助力ＦA の供給は遮断され（ＦA ＝０）、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えている時間ｔ1 〜ｔ2 の間は車両は人力ＦM のみによって駆動される。このように車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えた瞬間に電動補助力ＦA の供給が突然遮断されるため、合力（駆動力）Ｆが図示のように時間ｔ1 において不連続的に急減してしまう。
【０００６】
そして、合力（駆動力）Ｆが低下したために図示のように時間ｔ2 において車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下に下がると、瞬間的に電動補助力ＦA が突然付加されるため、合力（駆動力）Ｆが不連続的に急増する。以下、同様にして合力（駆動力）は時間ｔ3 において急減し、時間ｔ4 において急増する。
【０００７】
以上のように、自走最大設定速度Ｖmax を境として合力（駆動力）Ｆが急減と急増を繰り返す所謂ハンチング現象が発生し、ライダーに不快感を与えてしまう。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、自走最大設定速度付近での駆動力の不連続感を解消して快適な乗り心地を確保することができるペダル付電動車両を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、足漕ぎペダルと、該足漕ぎペダルを介して入力される踏力を検出する踏力検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を出力する電動力発生手段及び自走指示信号を出力する自走指示手段を備えるペダル付電動車両において、前記自走指示手段による自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示し、自走指示がない場合には、車速に拘らず踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
又、請求項２記載の発明は、同様のペダル付電動車両において、車速検出手段によって検出される車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示手段による自走指示があった場合には、自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方を電動補助力として指示し、それ以外の場合には踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
従って、請求項１記載の発明によれば、自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたため、足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた際の駆動力の急減を避けることができ、当該ペダル付電動車両に快適な乗心地を確保することができる。
【００１２】
又、請求項２記載の発明によれば、車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示があった場合には、自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方が電動補助力として出力されるため、自走最大設定速度到達直前と直後での電動補助力の変動がより小さく抑えられ、当該ペダル付電動車両に更に快適な乗心地を確保することができる。尚、車速が自走最大設定速度以下であっても、自走指示がなされない場合には、踏力比例補助力による電動補助走行が行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［第１発明］
以下に第１発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
先ず、本発明に係るペダル付電動車両の一形態としての電動三輪自動車１の概略構成を図１に基づいて説明する。
【００１５】
即ち、図１は電動三輪自転車１の側面図であり、該電動三輪自転車１は揺動式の自転車であって、前輪２やシート３を支持する前フレーム４は、後二輪５を支持する後フレーム６に対して揺動自在に構成されており、その中立状態への復帰は揺動復元機構７によってなされる。
【００１６】
ところで、上記前フレーム４は車体前方に位置するヘッドパイプ８を有し、該ヘッドパイプ８にはハンドルステム９が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステム９の上端にはハンドル１０が結着され、同ハンドルステム９の下端にはフロントフォーク１１が結着されており、該フロントフォーク１１の下端部には前記前輪２が前車軸１２によって回転自在に軸支されている。
【００１７】
又、前フレーム４は前記ヘッドパイプ８から車幅方向中央部を車体後方に向かって延出する大径のメインパイプ１３を有しており、該メインパイプ１３の前半部分にはパワーユニット１４及びコントローラ１５が取り付けられており、これらは上カバー１６ａと下カバー１６ｂによって覆われている。そして、メインパイプ１３に立設されたシートパイプ１７の上端部には前記シート３が支持されており、該シート３の下方にはアウターボックス１８がシートパイプ１７に沿って設けられている。尚、このアウターボックス１８の上部には開閉自在な蓋１８ａが設けられており、この蓋１８ａを開くことにより、後述のバッテリ３０（図２参照）を収容した不図示のインナーボックスをアウターボックス１８に対して出し入れすることができる。
【００１８】
ところで、前記パワーユニット１４は車速と自走指示に応じて一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力を発生するとともに、自走モータ出力又は踏力比例補助力とペダルからの人力を合成してその合力を駆動力として後輪に伝達するものであって、これにはクランク軸１９が回転自在に軸支されており、該クランク軸１９の左右にはクランク２０が取り付けられ、各クランク２０の端部には足漕ぎペダル２１が軸支されている。尚、一定の自走モータ出力は押しボタンのＯＮ／ＯＦＦ、スロットル操作等によって得られる。
【００１９】
又、パワーユニット１４の合力軸３８（図３参照）にはスプロケット２２が結着されており、該スプロケット２２と後フレーム６に支持された中間軸２３に結着されたスプロケット２４の間には無端状のチェーン２５が巻装され、中間軸２３に結着された別のスプロケット２６と後車軸２７に結着されたスプロケット２８の間には無端状のチェーン２９が巻装されている。
【００２０】
ここで、補助動力系の電気回路構成と駆動力伝達系の構成を図２、図３に基づいてそれぞれ説明する。尚、図２は補助動力系の電気回路図、図３は駆動力伝達系の構成と駆動力伝達経路を示すブロック図である。
【００２１】
図２に示す電気回路において、３０は不図示のインナーボックスと共に前記アウターボックス１８（図１参照）内に収納されるバッテリ、１５は前記コントローラ、３１は前記パワーユニット１４に含まれる電動モータ、３２は電源スイッチである。そして、コントローラ１５には自走制御機能、踏力比例制御機能、比較選択機能、車速計測機能及びブレーキ連動停止機能が具備されており、これには自走指示信号を出力する自走指示器３３と、ペダル２１を介してクランク軸１９に入力されるライダーの踏力を検出する踏力センサ３４と、車速を検出する車速センサ３５及び車両の制動を検出するブレーキセンサ３６が電気的に接続されている。
【００２２】
而して、ライダーがペダル２１を漕いだ場合には、図３に示すように、上記踏力（人力）はクランク軸１９及び一方向クラッチ３７を経て合力軸３８に伝達されるが、その伝達経路上で該踏力と車速が前記踏力センサ３４、車速センサ３５（図２参照）によってそれぞれ検出され、それらの検出信号はコントローラ１５に入力される。又、コントローラ１５には前記自走指示器３３からの自走指示信号が入力される。
【００２３】
すると、コントローラ１５は、これに入力される各種信号とメモリ３９に記憶された各種データに基づいて所定の電動補助力を算出し、その電動補助力に見合う制御信号（出力指示信号）を電動モータ３１に対して出力する。
【００２４】
而して、電動モータ３１が発生する電動補助力は減速機４０及び一方向クラッチ４１を経て前記合力軸３８に伝達され、チェーン２５を介して中間軸２３上の一方向クラッチ４２、変速機構４３及び図１に示したチェーン２９を経て左右一対の後輪５に伝達される。
【００２５】
以上において、本実施の形態に係る電動三輪自転車１においては、自走指示器３３によって自走指示がなされた場合には、コントローラ１５は、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示し、自走指示がない場合には車速に拘らず踏力比例補助力を電動補助力として指示する。
【００２６】
ここで、上記駆動制御方法を図４及び図５に基づいて説明する。尚、図４は駆動制御（電動補助力指示）手順を示すフローチャート、図５は踏力、電動補助力、合力（駆動力：踏力と電動補助力の合力）及び車速の経時変化を示す図である。
【００２７】
電動三輪自転車１が走行すると、先ず、車速センサ３５によって車速Ｖが検出され（図４のSTEP１）、次に踏力センサ３４によって踏力ＦM が検出され（STEP２）、検出された踏力ＦM に比例する踏力比例補助力Ａがコントローラ１５によって演算される（STEP３）。尚、ライダーが自走指示を出力してペダル２１を漕がない場合には、踏力センサ３４によって検出される踏力ＦM は０（ＦM ＝０）となり、従って、コントローラ１５によって演算される踏力比例補助力Ａも０となる（Ａ＝０）。
【００２８】
上述のように踏力比例補助力Ａが演算されると、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であるか否か（Ｖ≦Ｖmax ？）が判断され（STEP４）、図５に示す時間ｔ0 〜ｔ1 、ｔ2 〜ｔ3 におけるように車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下である場合には、自走指示器３３によって自走指示がなされたか否かが判断される（STEP５）。この判断結果がＹＥＳである場合、つまり、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であって、且つ、自走指示がなされている場合には、当該電動三輪自転車１が自走最大設定速度Ｖmax を超えない速度で自走するよう一定の自走モータ出力Ｂが電動補助力として指示され（STEP６）、従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される一定の自走モータ出力Ｂを駆動力として自走最大設定速度Ｖmax 以下の車速Ｖで自走することとなり、自走モータ出力Ｂによる電動補助走行が行われる。
【００２９】
これに対して、STEP５での判断結果がＮＯである場合、つまり、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であって、且つ、自走指示がなされていない場合には、踏力比例補助力Ａが電動補助力として指示され（STEP７）、従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される踏力比例補助力Ａと踏力ＦM の合力Ｆ（＝Ａ＋ＦM ）を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Ａによる電動補助走行が行われる。
【００３０】
他方、STEP４の判断結果がＮＯである場合、つまり、図５に示す時間ｔ1 〜ｔ2 、ｔ3 〜におけるように車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えた場合には、自走指示の有無に拘らず踏力比例補助力Ａが電動補助力として指示され（STEP７）、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される踏力比例補助力Ａと踏力ＦM の合力Ｆ（＝Ａ＋ＦM ）を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Ａによる電動補助走行が行われる。
【００３１】
尚、本実施の形態においては、自走指示がなされていない場合には、車速Ｖに拘らず上記と同様に踏力比例補助力Ａが電動補助力として指示され、当該電動三輪自転車１は踏力比例補助力Ａによる電動補助走行が行われる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては、自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度Ｖmax を超えない速度で自走するよう自走モータ出力Ｂを発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えた場合には、踏力比例補助力Ａを電動補助力として指示するコントローラ１５を設けたため、図５に示すように、足漕ぎにより車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えた際の駆動力（合力Ｆ）の急減を避けることができ、当該電動三輪自転車１に快適な乗心地を確保することができる。
［第２発明］
次に、第２発明を図１に示した電動三輪自転車１に適用した実施の形態について説明する。尚、本実施の形態に係る電動三輪自転車１の構成と補助動力系の電気回路構成及び駆動力伝達系の構成は前記第１発明と同様であるため、これらについての説明は省略し、以下、図１乃至図３に付した符号を用いて説明する。
【００３３】
本実施の形態に係る電動三輪自転車１においては、自走指示器３３によって自走指示を出力した場合であって、ライダーがペダル２１を漕がない場合には、コントローラ１５は一定の自走モータ出力を電動補助力としてこれに見合う制御信号を電動モータ３１に対して出力し、従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される自走モータ出力を駆動力として所定の自走最大設定速度以下の一定速度で自走せしめられる。
【００３４】
一方、ライダーがペダル２１を漕いだ場合であって、車速が自走最大設定速度以下であっても自走指示がなされていない場合及び自走指示の有無に拘らず車速が自走最大設定速度を超えた場合には、コントローラ１５は、踏力センサ３４によって検出された踏力に比例する踏力比例補助力を演算してこれを電動補助力とし、その大きさに見合う制御信号を電動モータ３１に対して出力する。従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される踏力比例補助力と踏力の合力を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力による電動補助走行が行われる。
【００３５】
又、車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示がなされた場合には、コントローラ１５は自走モータ出力と踏力比例補助力を比較して何れか大きい方を電動補助力としてこれに見合う制御信号を出力し、従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される電動補助力（一定の自走モータ出力又は踏力に比例する踏力比例補助力）と踏力の合力を駆動力として走行することとなり、自走モータ出力又は踏力比例補助力による電動補助走行が行われる。
【００３６】
ここで、以上説明した駆動制御方法を図６及び図７に基づいて説明する。尚、図６は駆動制御（電動補助力指示）手順を示すフローチャート、図７は踏力、電動補助力、合力（駆動力：踏力と電動補助力の合力）及び車速の経時変化を示す図である。
【００３７】
電動三輪自転車１が走行すると、先ず、車速センサ３５によって車速Ｖが検出され（図６のSTEP１）、次に踏力センサ３４によって踏力ＦM が検出され（STEP２）、検出された踏力ＦM に比例する踏力比例補助力Ａがコントローラ１５によって演算される（STEP３）。尚、ライダーが自走指示を出力してペダル２１を漕がない場合には、踏力センサ３４によって検出される踏力ＦM は０（ＦM ＝０）となり、従って、コントローラ１５によって演算される踏力比例補助力Ａも０となる（Ａ＝０）。
【００３８】
上述のように踏力比例補助力Ａが演算されると、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であるか否か（Ｖ≦Ｖmax ？）が判断され（STEP４）、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下である場合には、自走指示器３３によって自走指示がなされたか否かが判断される（STEP５）。この判断結果がＹＥＳである場合、つまり、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であって、且つ、自走指示がなされている場合には、図７に示す自走モータ出力Ｂと踏力比例補助力Ａの大小が比較され、自走モータ出力Ｂが踏力比例補助力Ａよりも大きいか否か（Ｂ＞Ａ？）が判断される（STEP６）。
【００３９】
上記判断結果がＹＥＳであって、図７に示す時間ｔ0 〜ｔ1 、ｔ3 〜ｔ4 におけるように自走モータ出力Ｂが踏力比例補助力Ａよりも大きい（Ｂ＞Ａ）場合には、その大きい方の自走モータ出力Ｂが電動補助力として指示され（STEP７）、従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される一定の自走モータ出力Ｂと踏力ＦM の合力Ｆ（＝Ｂ＋ＦM ）を駆動力として走行することとなり、自走モータ出力Ｂによる電動補助走行が行われる。尚、ライダーがペダル２１を漕いでいない場合には、前述のように踏力ＦM と踏力比例補助力Ａは共に０（ＦM ＝Ａ＝０）であるため、STEP６の判断結果は常にＹＥＳとなり、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される一定の自走モータ出力Ｂを駆動力として自走最大設定速度Ｖmax 以下の一定速度で自走する。
【００４０】
これに対して、STEP６の判断結果がＮＯであって、図７に示す時間ｔ1 〜ｔ2 、ｔ4 〜ｔ5 におけるように踏力比例補助力Ａの方が自走モータ出力Ｂよりも大きい（Ａ＞Ｂ）場合には、その大きい方の踏力比例補助力Ａが電動補助力として指示され（STEP８）、従って、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される踏力比例補助力Ａと踏力ＦM の合力Ｆ（＝Ａ＋ＦM ）を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Ａによる電動補助走行が行われる。
【００４１】
他方、STEP５の判断結果がＮＯである場合、つまり、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であって、且つ、自走指示がなされていない場合には、踏力比例補助力Ａが電動補助力として指示され（STEP８）、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される踏力比例補助力Ａと踏力ＦM の合力Ｆ（＝Ａ＋ＦM ）を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Ａによる電動補助走行が行われる。
【００４２】
又、自走指示の有無に拘らず、図７に示す時間ｔ2 〜ｔ3 、ｔ5 〜におけるように車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax を超えた場合には、上記と同様に踏力比例補助力Ａが電動補助力として指示され（STEP８）、当該電動三輪自転車１は電動モータ３１から出力される踏力比例補助力Ａと踏力ＦM の合力Ｆ（＝Ａ＋ＦM ）を駆動力として走行することとなり、踏力比例補助力Ａによる電動補助走行が行われる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、車速Ｖが自走最大設定速度Ｖmax 以下であって、且つ、自走指示があった場合には、自走モータ出力Ｂと踏力比例補助力Ａを比較してその何れか大きい方が電動補助力として出力されるため、自走最大設定速度Ｖmax 到達直前と直後での電動補助力の変動がより小さく抑えられ、当該電動三輪自転車１に更に快適な乗心地を確保することができる。
【００４４】
尚、以上は第１及び第２発明を電動三輪自転車に適用した形態について述べたが、第１及び第２発明はその他任意のペダル付電動車両に対して同様に適用可能であることは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１記載の発明によれば、自走指示があった場合には、予め定めた自走最大設定速度を超えない速度で自走するよう自走モータ出力を発生せしめ、自走指示中に足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた場合には、踏力比例補助力を電動補助力として指示する制御手段を設けたため、足漕ぎにより車速が自走最大設定速度を超えた際の駆動力の急減を避けることができ、当該ペダル付電動車両に快適な乗心地を確保することができるという効果が得られる。
【００４６】
又、請求項２記載の発明によれば、車速が自走最大設定速度以下であって、且つ、自走指示があった場合には、自走モータ出力と踏力比例補助力を比較してその何れか大きい方が電動補助力として出力されるため、自走最大設定速度到達直前と直後での電動補助力の変動がより小さく抑えられ、当該ペダル付電動車両に更に快適な乗心地を確保することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動三輪自転車の側面図である。
【図２】本発明に係る電動三輪自転車の補助動力系の電気回路図である。
【図３】本発明に係る電動三輪自転車の駆動力伝達系の構成と駆動力伝達経路を示すブロック図である。
【図４】第１発明に係る電動三輪自転車における駆動制御（電動補助力指示）手順を示すフローチャートである。
【図５】第１発明に係る電動三輪自転車における踏力、電動補助力、合力（駆動力）及び車速の経時変化を示す図である。
【図６】第２発明に係る電動三輪自転車における駆動制御（電動補助力指示）手順を示すフローチャートである。
【図７】第２発明に係る電動三輪自転車における踏力、電動補助力、合力（駆動力）及び車速の経時変化を示す図である。
【図８】従来の電動車両の人力、電動補助力、合力（駆動力）及び車速の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１        電動三輪自転車
１４      パワーユニット（電動力発生手段）
１５      コントローラ（制御手段）
２１      足漕ぎペダル
３３      自走指示器（自走指示手段）
３４      踏力センサ（踏力検出手段）
３５      車速センサ（車速検出センサ）
Ａ        踏力比例補助力
Ｂ        自走モータ出力
ＦM       踏力
Ｆ        合力（駆動力）
Ｖ        車速
Ｖmax     自走最大設定速度
【図１】
0003642442.tif 000002
【図２】
0003642442.tif 000003
【図３】
0003642442.tif 000004
【図４】
0003642442.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003642442.tif 000007
【図７】
0003642442.tif 000008
【図８】
0003642442.tif 000009