(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転駆動するモータ、該モータに電源を供給するバッテリ、及びペダルの踏力に応じて上記モータの駆動力を制御するコントローラからなるパワーアシストユニットを備えたパワーアシスト自転車において、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、システム異常の有無を自己診断する故障診断手段と、電圧低下信号，又は故障信号が入力されたとき電圧低下警告表示又は故障警告表示を行う警告表示制御手段と、上記電圧低下信号及び故障信号が重複して入力されたときは故障警告表示を優先的に表示させる異常警告優先表示手段とを備えたことを特徴とするパワーアシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ペダルの踏力に応じた補助駆動力をモータにより後輪に供給するようにしたパワーアシスト自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車で例えば上り坂や，向かい風の中を走行したり，あるいは荷物を積載した状態で走行したりする場合、大きなペダル踏力が必要である。このような走行時の負担を軽減するために、ペダルの踏力に応じた補助駆動力を付与するパワーアシストユニットを搭載したパワーアシスト自転車が提案されている（例えば、特開平６−２１１１７９号公報参照）。このパワーアシストユニットは、後輪を回転駆動するモータと、該モータに電源を供給するバッテリと、ペダルにかかるトルク及び車速に応じてモータの駆動力を制御するコントローラとから構成されている。
【０００３】
また上記パワーアシスト自転車にはバッテリ電圧低下及びシステム異常を警告表示するための警告表示装置が配設されている。この警告表示装置は１つの共通の警告ランプを備えており、この警告ランプは、上記バッテリ電圧が所定値より低下したときに点滅開始し、該所定値よりさらに低い所定電圧以下に低下したときは連続点灯するようになっており、また上記コントローラの自己診断機能によりパワーアシストシステムの異常が検出されたときは異常内容に応じたパタンーでもって点滅するように構成されている。従来の警告表示装置では、警告ランプがバッテリ電圧低下を表示しているときにシステムに異常が生じた場合、電圧低下を継続して表示するのが一般的となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のパワーアシスト自転車では、バッテリ電圧低下点滅中にシステム異常が生じた場合は電圧低下の点滅表示を継続することから、警告表示とシステム状態とが必ずしも一致しないという問題がある。即ち、システム異常によってコントローラは制御停止しているにもかかわらず、使用者は単なる電圧低下と誤解することがあり、それだけ故障の発見が遅れるという問題がある。
【０００５】
また、システム異常の中には、バッテリ電圧が低下した状態でのみ発見し得るものもあるが、上記電圧低下警告表示を継続する限り、この種の異常を発見することは困難である。
【０００６】
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、警告表示とシステム状態とを一致させることができ、パワーアシストシステムの異常を早期に発見できるパワーアシスト自転車を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車輪を回転駆動するモータ、該モータに電源を供給するバッテリ、及びペダルの踏力に応じて上記モータの駆動力を制御するコントローラからなるパワーアシストユニットを備えたパワーアシスト自転車において、バッテリ電圧を検出する電圧検出手段と、システム異常の有無を自己診断する故障診断手段と、電圧低下信号，又は故障信号が入力されたとき電圧低下警告表示又は故障警告表示を行う警告表示制御手段と、上記電圧低下信号及び故障信号が重複して入力されたときは故障警告表示を優先的に表示させる異常警告優先表示手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
【作用】
本発明に係るパワーアシスト自転車によれば、バッテリ電圧低下の表示中にパワーアシストシステムに異常が生じた場合は、該システム異常を優先して切り替え表示するので、システム状態と警告状態とを一致させることができ、システム異常を早期に発見することができる。また、バッテリ電圧低下に起因してシステムに異常が生じた場合にもシステム異常を優先して表示するので、電圧が低下したときにのみ異常モードを示す部品，あるいは回路素子等の特定が可能になる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説明する。
図１ないし図８は、本発明の一実施例によるパワーアシスト三輪自転車を説明するための図であり、図１，図２はそれぞれはパワーアシスト三輪自転車の側面図，平面図、図３はペダル軸駆動部を示す概略構成図、図４は前フレームの揺動部を示す断面側面図、図５は図４のＶ−Ｖ  線断面図、図６，図７はブロック構成図、図８は動作を示すフローチャート図である。
【００１０】
図において、１は本実施例のパワーアシスト三輪自転車であり、該三輪自転車１の車体フレーム２は、ヘッドパイプ３から後方に斜め下方に延びる前フレーム４の後端部４ａを後フレーム５に揺動可能に連結し、上記前フレーム４の長手方向略中央部に、乗員が着座するサドル６ａが装着されたシートチューブ６を立設した構造のものである。
【００１１】
上記ヘッドパイプ３によりフロントフォーク８の操向軸８ａが軸支されており、該フロントフォーク８の下端には前輪９が軸支され、また上端にはハンドル１０が固着されており、さらに該フロントフォーク８にはフロントバスケット１１がブラケットを介して取付けられている。
【００１２】
上記後フレーム５は、平面視大略コ字状の下フレーム１５と、これの上方に並行に配設された平面視大略ロ字状の上フレーム１６とを４本の補強フレーム１７・・で接続し、該上フレーム１６の左右辺部を下方にＶ字状に屈曲成形して軸受部１６ａを一体形成した構造となっている。上記下フレーム１５には車幅方向に延びる補強プレート１８が架け渡して接合されており、また上フレーム１６には車体前後方向に延びる２本の補強プレート１９，１９が架け渡して接合されている。上記上フレーム１６の上面にはリヤバスケット２０が載置されており，該リヤバスケット２０は補強フレーム１９にボルト締め固定されている。
【００１３】
上記前フレーム４の後端部４ａには、図４，図５に示すように、一対のブラケット２１，２１を介して揺動軸２２が固定されている。該揺動軸２２は両端部２２ａが円柱で、中央部２２ｂが正方形の角柱となっており、この両端部２２ａは上記補強プレート１８に軸受１８ａを介して回転可能に支持されている。また上記揺動軸２２には補強プレート１８上に固定された角筒状の軸受パイプ２３が装着されており、該軸受パイプ２３と揺動軸２２との間にはナイトハルトゴム２４が配設されている。これにより上記前フレーム４は左右に揺動可能となっているとともに、ナイトハルトゴム２４の弾性力により元の垂直位置に復帰するようになっている。
【００１４】
上記後フレーム５の左右外側部には後輪３０，３０が配設されており、該後輪３０の車軸３０ａはそれぞれ上記上フレーム１６の左右軸受部１６ａ，及び下フレーム１５の軸受部によって軸支されている。
【００１５】
また、図３に示すように、上記両車軸３０ａの内側端部にはそれぞれワンウェイクラッチ３１を介在させて従動スプロケット３２が結合されている。また両車軸３０ａの前方にはこれと平行に中間軸３３が配設されており、該中間軸３３は図示しない軸受を介して下フレーム１５に回転自在に支持されている。この中間軸３３の両端部にはそれぞれ駆動スプロケット３４，３５が結合されており、該各スプロケット３４，３５はチェーン３７，３７を介して上記駆動スプロケット３２，３２に連結されている。
【００１６】
上記前フレーム４のシートチューブ６の基部には支持ボス部４ｂが形成されており、該ボス部４ｂにはペダル軸４０が回転自在に挿着されている。該ペダル軸４０の両端にはクランク４１を介してペダル４２が装着されている。上記ペダル軸４０の駆動力はワンウェイクラッチ８０を介して遊星歯車式変速機４９の合力軸４９ａから駆動スプロケット４３，チェーン４４，従動スプロケット３６を通って中間軸３３に伝達される。ここで本実施例は、ペダル４２からの動力を中間軸３３を介して左右の後輪３０に同時に伝達する構造であり、このため旋回時における両輪の回転差はワンウェイクラッチ３１で吸収することとなる。
【００１７】
上記車体フレーム２には本実施例のパワーアシストユニット５０が配設されている。該パワーアシストユニット５０はペダル軸４０を介して両後輪３０を回転駆動するモータ５１と、該モータ５１に電源を供給するバッテリ５２と、上記モータ５１の駆動力を制御するコントローラ５３とから構成されており、該コントローラ５３にはトルクセンサ５４及び車速センサ５５が接続されている。また上記前フレーム４のシートチューブ６の基部には警告ランプ５６が装着されており、該警告ランプ５６は上記コントローラ５３により表示内容が制御される。
【００１８】
上記トルクセンサ５４は、上記遊星歯車式変速機４９内の固定要素に働く反力をトルクとして検出し、該検出値をコントローラ５３に出力する。また上記車速センサ５５は上記変速機４９の上記合力軸４９ａに固定されたベベルギヤ４９ｂの周速を検出し、該検出値をコントローラ５３に出力するように構成されている。
【００１９】
上記バッテリ５２は１２Ｖバッテリであり、上下に重ねて直列接続し、上下に長い直方体状のバッテリボックス６０内に収納されている。このバッテリボックス６０は、上記シートチューブ６の後側の前フレーム４上に縦置きに配置されており、該シートチューブ６に接合された平面視矩形枠状の支持パイプ６２と該支持パイプ６２と前フレーム４との間に架け渡して接合された支持パイプ６３とで支持されている。また上記支持パイプ６２の後部と前フレーム４とは斜め後方に延びる補強パイプ６４で接合されている。上記バッテリボックス６０の上面には把手６５が装着されており、上記サドル６ａを取り外すことによりバッテリボックス６０を引き出せるようになっている。また図示していないが上記バッテリボックス６０には充電用コンセントが配設されている。
【００２０】
上記モータ５１は、上記前フレーム４の中央部下面に配置されており、図示しない取付けブラケットを介して前フレーム４に固定されている。該モータ５１の出力はワンウェイクラッチ３９を介して上記変速機構４９の合力軸４９ａから駆動スプロケット４３に入力され、中間軸３３を通って左右の後輪３０に伝達されるようになっている。
【００２１】
上記コントローラ５３はモータ５１前方の前フレーム４の下面に配置されており、図示しない取付けブラケットを介して前フレーム４に固定されている。このようにしてコントローラ５３，モータ５１，変速機構４９は前フレーム４下面に沿って直列に配置されている。
【００２２】
また、上記コントローラ５３，モータ５１，変速機構４９はカバー７５で覆われている。該カバー７５は、前フレーム４に固定された上カバー７５ａと、該上カバー７５ａの下面に着脱可能に装着された下カバー７５ｂとからなる２分割構造のもので、これにより外観の向上を図るとともに各構成部品の損傷を回避している。さらに上記下カバー７５ｂの前部にはパワーアシストシステム作動用メインキースイッチ７５ｃが配設されている。
【００２３】
そして上記コントローラ５３は、上記トルクセンサ５４の検出値からペダル４２に生じたトルク（踏力）の大きさを求めるとともに、車速センサ５５の検出値から車速を求め、内蔵するマップに基づいて補助駆動力を算出し、該補助駆動力に対応した電流をバッテリ５２からモータ５１に供給するように構成されている。この補助駆動力は、乗員のペダル踏力１に対して１未満に設定されており、かつ車速が例えば１５Ｋｍ／ｈを越えた時点で次第に補助動力を弱め、２４Ｋｍ／ｈに達した時点でゼロになるように設定されている。
【００２４】
また上記コントローラ５３は、バッテリ電圧検出手段５３ａ，パワーアシストシステムの故障診断手段５３ｂ，警告表示制御手段５３ｃ，及び故障警告優先表示手段５３ｄとしても機能する。
【００２５】
上記電圧検出手段５３ａはバッテリ電圧が通常低下状態か又は異常低下状態かを判断し、それぞれ通常低下信号，異常低下信号を出力する。上記故障診断手段５３ｂはメインスイッチ７５ｃをオンするとコントローラ５３のシステム異常の有無を自己診断し、異常が判明すると故障信号を出力する。また上記警告表示制御手段５３ｃは上記各信号の内容に応じて警告ランプ５６の点滅，点灯の制御を行う。例えば上記通常低下信号の場合は警告ランプ５６を一定間隔で点滅させ、異常低下信号の場合は連続的に点灯させる。また故障信号の場合は故障の内容毎に定められたパターンでもって点滅させる。
【００２６】
そして上記故障警告優先表示手段５３ｄは、電圧の通常，異常低下信号の何れかと故障信号とが重複して入力されると電圧低下の警告表示を故障警告表示に切り替えて表示させる。
【００２７】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例のパワーアシストユニット５０は、車速が所定値（例えば１５Ｋｍ／ｈ）以下のときは乗員のペダル踏力が大きいほど大きい補助駆動力を供給し、速度が上記所定値を越えると速度が上昇するにつれて補助駆動力を減少させ、速度が最大値（例えば２４Ｋｍ／ｈ）を越えると補助駆動力をゼロにする。このようにして上り坂，向かい風，荷物の積載時，発進時等における労力の軽減が図られる。なお、上記各ワンウェイクラッチによりペダル軸，モータ軸側から後輪側への回転力は伝達されるが、逆方向への回転力は伝達されない。
【００２８】
また本実施例のコントローラ５３は、図８のフローチャートに示すように、パワーアシストシステムに異常が有るか否かを判定し、異常がある場合は電圧低下警告処理をキャンセルしてシステム異常表示処理に切り替える（ステップＳ１，Ｓ２）。またシステムに異常がない場合は電圧検出値を読み込み、該検出値が所定値以下のときは電圧低下警告処理を行う（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００２９】
このように本実施例によれば、電圧低下信号と故障信号とが重複して入力されたときは該故障信号を優先して故障警告表示が行われるので、バッテリ電圧が低下している場合にシステム異常が生じた場合には、使用者がシステム異常による制御停止を単なる電圧低下による制御停止と誤解するのを防止でき、システムの故障を早期に発見することができる。
【００３０】
また、本実施例では、故障警告表示を優先させたので、バッテリ電圧が低下した場合のみ発生し得るシステムに異常、例えばツェナーダイオードの故障が生じた場合にも対応できる。従来の電圧低下表示優先の場合は、上記ツェナーダイオードが異常になってもバッテリ電圧の低下表示を継続するから上記ツェナーダイオードの故障を発見し難い。
【００３１】
なお、上記実施例では、三輪自転車にパワーアシストユニットを搭載した場合を例にとったが、本発明は二輪自転車にも勿論適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るパワーアシスト自転車によれば、電圧低下信号，故障信号が重複して入力されたとき故障警告表示を優先する故障警告優先表示手段を備えたので、警告状態とシステム状態とを一致させることができ、システム故障を早期に発見できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるパワーアシスト三輪自転車を説明するための側面図である。
【図２】上記実施例三輪自転車の一部断面側面図である。
【図３】上記実施例三輪自転車の後輪駆動機構を示す概略構成図である。
【図４】上記実施例三輪自転車の前フレームの揺動部を示す断面側面図である。
【図５】上記揺動部を示す図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】上記実施例のパワーアシストユニットのブロック構成図である。
【図７】上記実施例のコントローラのブロック構成図である。
【図８】上記実施例のコントローラの動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１                パワーアシスト三輪自転車
２                車体フレーム
３０              後輪
５０              パワーアシストユニット
５１              モータ
５２              バッテリ
５３              コントローラ
５３ａ            バッテリ電圧検出手段
５３ｂ            故障診断手段
５３ｃ            警告ランプ表示手段
５４ｄ            故障優先判定手段
【図１】
0003614901.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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