(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、
電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を遊星ギヤ機構によって構成し、該遊星ギヤ機構のキャリアを電動モータ側に連結し、リングギヤを車輪側に連結してモータ動力伝達系と回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を設け、該切替手段を、前記遊星ギヤ機構のサンギヤのロックをＯＮ／ＯＦＦするクラッチＡと、前記キャリアと前記リングギヤとの連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチＢを含んで構成したことを特徴とする電動車両の動力伝達装置。
【請求項２】
電動モータ駆動時には前記クラッチＡはＯＮされ、クラッチＢはＯＦＦされ、回生制動時には前記クラッチＡはＯＦＦされ、クラッチＢはＯＮされることを特徴とする請求項１記載の電動車両の動力伝達装置。
【請求項３】
前記切替手段はブレーキレバーの操作に連動して作動することを特徴とする請求項１又は２記載の電動車両の動力伝達装置。
【請求項４】
車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、
電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を、平行２軸の変速段に設けられた速比の異なる２組のギヤ列によって構成して両者を分離するとともに、両動力伝達系の切替手段を設け、該切替手段を前記各ギヤ列に設けられた遠心クラッチで構成したことを特徴とする電動車両の動力伝達装置。
【請求項５】
前記遠心クラッチの一方は設定回転数以上でＯＮし、他方は設定回転数以上でＯＦＦすることを特徴とする請求項４記載の電動車両の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動車両として、人力による駆動力を電動モータによる補助動力によって補う電動モータ付自転車が既に提案され、実用に供されている。この電動モータ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モータによる駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応じた補助動力を車輪に付与することによってライダーの肉体的負担を軽減するものである。
【０００３】
ところで、斯かる電動モータ付自転車の中には、下り坂を走行する際に車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達し、該電動モータを発電機として駆動して発電するとともに、所要の回生制動力を得るようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電動モータ付自転車にあっては、電動モータから車輪に至る動力伝達系の速比がモータ駆動時と回生制動時において同じであったため、回生制動時の電動モータの回転数を上げることができず、大きな発電量を得ることができないという問題があった。
【０００５】
又、惰走と回生制動との切り替えには特別の操作を要し、通常の自転車の感覚で運転操作ができないという問題もあった。
【０００６】
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、特別な運転操作を付加することなく、回生制動時の電動モータの回転数を高めて発電量を増やすことができる電動車両の動力伝達装置を提供することにある。
【０００７】
【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、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を遊星ギヤ機構によって構成し、該遊星ギヤ機構のキャリアを電動モータ側に連結し、リングギヤを車輪側に連結してモータ動力伝達系と回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を設け、該切替手段を、前記遊星ギヤ機構のサンギヤのロックをＯＮ／ＯＦＦするクラッチＡと、前記キャリアと前記リングギヤとの連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチＢを含んで構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、電動モータ駆動時には前記クラッチＡをＯＮし、クラッチＢをＯＦＦし、回生制動時には前記クラッチＡをＯＦＦし、クラッチＢをＯＮすることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記切替手段をブレーキレバーの操作に連動して作動せしめることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を、平行２軸の変速段に設けられた速比の異なる２組のギヤ列によって構成して両者を分離するとともに、両動力伝達系の切替手段を設け、該切替手段を前記各ギヤ列に設けられた遠心クラッチで構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記遠心クラッチの一方は設定回転数以上でＯＮし、他方は設定回転数以上でＯＦＦするものとしたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、モータ動力伝達系と回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせたため、回生制動力伝達系における速比をモータ動力伝達系のそれよりも大きく設定すれば、回生制動時の電動モータの回転数が高められて発電量が増加し、バッテリーの充電量が増えて車両の航続距離が延び、或はバッテリーの小型、軽量化が可能となる。
【００１４】
又、切替手段の動作をブレーキレバーの操作に連動させたり、設定回転数以上でＯＮ／ＯＦＦする遠心クラッチ等で構成すれば、特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを容易に或は自動的に行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る動力伝達装置を備える電動モータ付自動車の側面図、図２は同電動モータ付自転車の動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【００１７】
先ず、図１に基づいて電動モータ付自転車１の概略構成を説明する。
【００１８】
図１において、２は車体前方に位置するヘッドパイプであり、該ヘッドパイプ２内にはハンドルステム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルステム３の下端にはフロントフォーク５が結着されており、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自在に軸支されている。
【００１９】
又、前記ヘッドパイプ２には略Ｕ字状に折曲されたメインフレーム７の前端が結着されており、該メインフレーム７の斜め上方に立設するシートパイプを兼ねる部分にはシートポスト８を介してシート９が支持されている。そして、メインフレーム７の前半部の直線部分上にはバッテリ１０が支持されている。
【００２０】
ところで、車体の略中央下部には、本発明に係る動力伝達装置１１がブラケット１２，１３を介してメインフレーム７に支持されている。この動力伝達装置１１は人力による人力駆動系とモータ動力伝達系及び回生制動力伝達系を並設して構成され、これにはクランク軸１４が回転自在に支承されており、該クランク軸１４の左右両端にはクランク１５が取り付けられ、各クランク１５の端部にはペダル１６が軸支されている。
【００２１】
又、上記動力伝達装置１１からは左右一対のチェーンステイ１７が車体後方に向かって延出しており、該チェーンステイ１７の後端部と前記メインフレーム７とは左右一対のシートステイ１８によって連結されている。そして、チェーンステイ１７後端の前記シートステイ１８との連結部には後輪１９が回転自在に軸支されており、後輪１９を支持する車軸にはホイールスプロケット２０が結着されている。
【００２２】
ここで、本発明に係る前記動力伝達装置１１の構成を図２に基づいて説明する。
【００２３】
図２に示す動力伝達装置１１において、１４は前記クランク軸、２１，２２はそれぞれクランク軸１４に平行に配された合力軸、減速軸であり、クランク軸１４の中間部にはワンウェイクラッチ５０を介してスプロケット２３が結着されており、該スプロケット２３と前記合力軸２１の一端に結着されたスプロケット２４には無端状のチェーン２５が巻装されている。
【００２４】
又、上記合力軸２１の他端にはドライブスプロケット２６が結着されており、該ドライブスプロケット２６と前記ホイールスプロケット２０には無端状のチェーン２７が巻装されている。
【００２５】
而して、クランク軸１４からスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に至る経路が人力伝達系を構成している。
【００２６】
一方、図２において、２８は横向きに設置された電動モータであり、該電動モータ２８のモータ軸２９には遊星ギヤ機構３０が同軸的に連結されている。
【００２７】
上記遊星ギヤ機構３０には速比の異なるモータ動力伝達系と回生制動力伝達系を含んでおり、該遊星ギヤ機構３０は、大径のリングギヤ３１と、該リングギヤ３１の中心部に配されたサンギヤ３２と、該サンギヤ３２とリングギヤ３１に噛合する複数（図には１つのみ図示）の遊星ギヤ３３と、該遊星ギヤ３３を支持するキャリア３４を含んで構成され、キャリア３４は前記モータ軸２９に連結されている。
【００２８】
そして、前記サンギヤ３２を支持する回転軸３５の端部には、サンギヤ３２の正転時にこれをロックするワンウェイクラッチＣを介してクラッチＡが設けられている。尚、クラッチＡはサンギヤ３２のロックをＯＮ／ＯＦＦするためのものである。
【００２９】
又、前記キャリア３４とリングギヤ３１との間には、両者の連結をＯＮ／ＯＦＦするクラッチＢが設けられている。
【００３０】
而して、図示のように、前記リングギヤ３１は前記減速軸２２に結着された大径の減速ギヤ３７に噛合している。又、減速軸２２には小径の減速ギヤ３８が結着されており、該減速ギヤ３８は前記合力軸２１に結着された大径の減速ギヤ３９に噛合している。
【００３１】
次に、本発明に係る動力伝達装置１１の作用を説明する。
【００３２】
ライダーが左右のペダル１６を交互に踏んでクランク軸１４を回転駆動すると、クランク軸１４の回転はスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達される。尚、クランク軸１４に入力される人力（トルク）は不図示のセンサーによって検出され、その検出結果は不図示のコントローラに入力される。
【００３３】
ここで、自転車１が平坦路或は上り坂を走行しているためにライダーがブレーキレバーを操作しない場合には、電動モータ２８が駆動されて人力が補助動力によって補われる。即ち、モータ駆動時には、表１に示すように、クラッチＡとワンウェイクラッチＣがＯＮしているためにサンギヤ３２はロックされ、クラッチＢはＯＦＦされているためにリングギヤ３１とキャリア３４とは独立に回転可能な状態にある。
【００３４】
【表１】
0003622016.tif 000002
而して、前述のように検出された人力の大きさがコントローラに入力されると、コントローラはその人力の大きさに応じてバッテリ１０から電動モータ２８への供給電圧（又は電流）を制御し、電動モータ２８が発生する補助動力を人力に対して所定の値に調整する。
【００３５】
このとき、電動モータ２８のモータ軸２９の回転は、キャリア３４、遊星ギヤ３３及びリングギヤ３１を経て増速され、更に、減速ギヤ３７、減速軸２２、減速ギヤ３８，３９を経て減速されて合力軸２１に伝達され、従って、電動モータ２８にて発生する補助動力は以上の経路を経て合力軸２１に伝達される。尚、例えば、リングギヤ３１の歯数を７２枚、サンギヤ３２の歯数を３６枚とすれば、表１に示すように、電動モータ２８側の回転数Ｎｍ
は遊星ギヤ機構３０によって１．５倍（＝（７２＋３６）／７２＝１．５Ｎｍ ）に増速されて後輪１９側に伝達される。
【００３６】
そして、増速されたリングギヤ３１の回転は減速ギヤ３７、減速軸２２及び減速ギヤ３８，３９を経て合力軸２１に伝達される。
【００３７】
而して、合力軸２１は人力と補助動力の双方によって回転駆動され、その回転はドライブスプロケット２６、チェーン２７及びホイールスプロケット２０を経て後輪１９に伝達されるため、後輪１９が人力と補助動力の双方によって回転駆動されて当該電動モータ付自転車１が走行せしめられる。
【００３８】
他方、自転車１が下り坂を惰走する場合には、表１に示すように、ワンウェイクラッチＣがＯＦＦされてサンギヤ３２はフリーとなる。このとき、電動モータ２８の慣性マスの方がサンギヤ３２のそれよりも大きいため、サンギヤ３２が空転し、後輪１９の回転は電動モータ２８には伝達されない。従って、自転車１の惰走が抵抗無く行われる。
【００３９】
そして、例えば惰走時にライダーが不図示のブレーキレバーを操作すると、この操作に連動して表１に示すようにクラッチＡがＯＦＦされてサンギヤ３２がフリーとなり、クラッチＢがＯＮされてリングギヤ３１とキャリア３４が直結されるため、両者は一体に回転し、後輪１９の回転はホイールスプロケット２０、チェーン２７、ドライブスプロケット２６、合力軸２１、減速ギヤ３９，３８、減速軸２２、減速ギヤ３７及び直結されたリングギヤ３１とキャリア３４を経てモータ軸２９に伝達され、電動モータ２８が逆駆動されて発電機として作用し、これによって発電がなされてバッテリ１０が充電されるとともに、所要の回生制動力が得られる。
【００４０】
このとき、表１に示すように後輪１９側の回転数１．５Ｎｍ  はそのまま電動モータ２８側に伝達されるため、回生制動時にはモータ回転数がモータ駆動時の１．５倍に高められ、その分だけ発電量が増加し、バッテリ１０の充電量が増えて自転車１の航続距離が延び、或はバッテリ１０の小型、軽量化が図られる。
【００４１】
又、本実施例ではクラッチＡ，ＢのＯＮ／ＯＦＦ動作をブレーキレバーの操作に連動させたため、特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを容易に行うことができる。
【００４２】
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例を図３に基づいて説明する。尚、図３は第２実施例に係る動力伝達装置の構成を示す模式図であり、本図においては図２に示したと同一要素には同一符号を付している。
【００４３】
本実施例では、モータ動力伝達系と回生制動力伝達系を、平行な２軸である合力軸２１と減速軸２２の変速段に設けられた速比の異なる２組のギヤ列ＺＡ  とＺＤ  及びＺＢ  とＺＣ  によって構成し、モータ動力伝達系と回生制動力伝達系の切替手段をギヤＺＢ  ，ＺＤ  にそれぞれ設けられた遠心クラッチＡ，Ｂで構成している。尚、一方の遠心クラッチＡは設定回転数以上でＯＦＦし、他方の遠心クラッチＢは設定回転数以上でＯＮする。
【００４４】
而して、ライダーが左右のペダル１６を交互に踏んでクランク軸１４を回転駆動すると、クランク軸１４の回転はワンウェイクラッチ５０を介してスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達される。
【００４５】
ここで、自転車が平坦路或は上り坂を走行しているために減速軸２２及び合力軸２１が共に設定回転数未満である場合には、表２に示すようにクラッチＡはＯＮされ、クラッチＢはＯＦＦされるため、モータ駆動時には電動モータ２８が駆動されて人力が補助動力によって補われる。即ち、モータ駆動時には、電動モータ２８の回転は減速ギヤ４０、減速ギヤ４１、減速軸２２及びギヤＺＢ  ，ＺＣ  を経て合力軸２１に伝達される。このとき、ギヤＺＡ  ，ＺＢ  ，ＺＣ  ，ＺＤ  の歯数を例えば２５枚、３０枚、２０枚、２５枚とすれば、表２に示すように、電動モータ２８側の回転数Ｎｍ  はＺＢ  ，ＺＣ  によって１．５倍（＝３０／２０＝１．５Ｎｍ  ）に増速されて後輪側に伝達される。
【００４６】
又、遠心クラッチＢはＯＦＦ状態にあるため、クランク軸１４の回転はスプロケット２３、チェーン２５及びスプロケット２４を経て合力軸２１に伝達される。
【００４７】
【表２】
0003622016.tif 000003
他方、自転車が下り坂を惰走する場合には、表２に示すように、遠心クラッチＡ，Ｂが共にＯＦＦされるため、後輪の回転は電動モータ２８には伝達されず、従って、自転車の惰走が抵抗無く行われる。
【００４８】
そして、例えば惰走時に減速軸２２及び合力軸２１が共に設定回転数を超えれば、表２に示すように、クラッチＡはＯＦＦされ、クラッチＢはＯＮされるため、後輪の回転はドライブスプロケット２６、合力軸２１、ギヤＺＤ  ，ＺＡ  、減速軸２２及び減速ギヤ４１，４０を経てモータ軸２９に伝達され、電動モータ２８が逆駆動されて発電機として作用し、これによって発電がなされてバッテリ１０が充電されるとともに、所要の回生制動力が得られる。
【００４９】
このとき、ＺＤ  ，ＺＡ  の歯数は同一（２５枚）であるため、後輪側の回転数２Ｎｍ  はそのまま電動モータ２８側に伝達され、回生制動時にはモータ回転数がモータ駆動時よりも高められる。この結果、電動モータ２８による発電量が増加し、バッテリ１０の充電量が増えて自転車の航続距離が延び、或はバッテリ１０の小型、軽量化が図られる。
【００５０】
又、本実施例では、切替手段として遠心クラッチＡ，Ｂを用いたため、特別な運転操作を要することなく、モータ駆動と回生制動との切り替えを自動的に行うことができる。
【００５１】
尚、以上は本発明を特に電動モータ付自転車に適用した例について述べたが、、本発明は他の電動車両の動力伝達装置にも適用可能であることは勿論である。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達して該電動モータを発電機として制動に利用する電動車両の動力伝達装置において、電動モータの駆動力を車輪に伝達するモータ動力伝達系と車輪からの逆駆動力を電動モータに伝達する回生制動力伝達系を分離して両者の速比を異ならせるとともに、両動力伝達系の切替手段を設けたため、特別な運転操作を付加することなく、回生制動時の電動モータの回転数を高めて発電量を増やす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】本発明に係る動力伝達装置を備える電動モータ付自動車の側面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１          電動モータ付自転車（電動車両）
１１        動力伝達装置
２８        電動モータ
３０        遊星ギヤ機構
３１        リングギヤ
３２        サンギヤ
３４        キャリア
Ａ，Ｂ      クラッチ（遠心クラッチ）
ＺＡ  〜ＺＤ    ギヤ列
【図１】
0003622016.tif 000004
【図２】
0003622016.tif 000005
【図３】
0003622016.tif 000006