(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルによる車輪の駆動手段と、電動モータによる駆動手段とを備えたペダル付き電動自転車において、
前記電動モータを駆動方向と反対方向に逆転させて前記ペダルを所定位置まで逆回転させるペダル逆転制御手段を備え、
このペダル逆転制御手段は、ペダルが所定位置にあることを検出するペダル位置検出手段と、車体が停止状態にあることを検出する停止検出手段と、この停止検出手段からの停止信号及びペダル動作スイッチの信号に基づいて前記電動モータを逆転させるモータ制御手段とを備え、前記ペダル位置検出手段の信号に基づいて電動モータを停止する機能を有することを特徴とするペダル付き電動自転車。
【請求項２】
前記ペダル位置検出手段は、ペダルで回動されるクランク軸の一側のチェーンスプロケットと逆側に、配置された駆動ギアと、この駆動ギアの内側面に配設されたカムと、このカムで直接又は間接的にオン・オフされる検出器とからなり、前記カム及び検出器を駆動ギアとチェーンスプロケットとの間に配置したことを特徴とする請求項１記載のペダル付き電動自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はペダル付電動自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０（ａ）〜（ｃ）は従来の自転車の発進動作を示す図であり、自転車１００は、フレーム１０１と、フレーム１０１に取付けられた前・後輪１０２，１０３と、フレーム１０１中央に設けられた駆動部１０４とからなり、フレーム１０１の中央上部にはサドル１０５が設けられる。
駆動部１０４にはクランク１０６，１０６端部に回転可能にペダル１０７，１０７が取付けられる。尚、１０８はチェーンカバーである。
【０００３】
（ａ）において、人Ｈが自転車１００のサドル１０５に跨がり、一方の足Ｌ１を地面Ｅに付け、他方の足Ｌ２をペダル１０７に載せる。
（ｂ）において、ペダル１０７に載せた足Ｌ２をペダル１０７の下方に持っていき、足Ｌ２のつま先でペダル１０７を前方の概ね水平か、水平より上方向に押し上げる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ペダル１０７を踏み込む位置まで足Ｌ２で押し上げることは、片足Ｌ１だけを地面Ｅに付いた状態となって操作が煩わしい。また、ペダル１０７に泥などが付いているときには、靴のつま先部分が汚れたり、傷が付いたりする。
本発明の目的は、発進時にペダルを所定の踏込み位置まで回転させるペダル付電動自転車を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、電動モータを駆動方向と反対方向に逆転させてペダルを所定位置まで逆回転させるペダル逆転制御手段を備え、このペダル逆転制御手段に、ペダルが所定位置にあることを検出するペダル位置検出手段と、車体が停止状態にあることを検出する停止検出手段と、この停止検出手段からの停止信号及びペダル動作スイッチの信号に基づいて電動モータを逆転させるモータ制御手段とを備え、ペダル位置検出手段の信号に基づいて電動モータを停止する機能を有する。
これにより、発進する時にペダルを踏み込みの所定位置までつま先で押し上げなくて済む。また、この構成により、自転車が停止している時にペダル動作スイッチを押せば、電動モータが逆転する。更に、ペダルが所定位置に来ると、電動モータは停止する。
【０００６】
請求項２は、ペダル位置検出手段を、ペダルで回動されるクランク軸の一側のチェーンスプロケットと逆側に、配置された駆動ギアと、この駆動ギアの側面に付設されたカムと、このカムで直接又は間接的にオン・オフされる検出器とから構成し、カム及び検出器を駆動ギアとチェーンスプロケットとの間に配置する。
この構成により、カム及び検出器は駆動ギアとチェーンスプロケットとに保護され、外部に露出せず、外観を損ねることもない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るペダル付電動自転車の第１実施例の側面図であり、ペダル付電動自転車１は、フレーム２と、フレーム２に取付けられた前・後輪２０，２４と、駆動部３８と、ペダル逆転制御手段７０（図５参照）とからなる。
【０００８】
フレーム２の前方部分は、ヘッドパイプ４と、このヘッドパイプ４に回転可能に取付けられた上部のハンドルポスト５及び下部のフロントフォーク６と、ハンドルポスト５にハンドルラッグ７で取付けられたハンドルバー８とからなる。
フレーム２の中央の駆動部３８上方には、シートポスト１４（図３参照）にパイプ１５が嵌合され、このパイプ１５にシート１６が取付けられる。
尚、１５ａはパイプカバーである。
【０００９】
前後の車輪２０，２４は、複数のスポーク（不図示）で支持されたリム２１，２５と、このリム２１，２５に取付けられたタイヤ２２，２６とからなる。
尚、９，９（奥側は不図示）はグリップ、３６ａはチェーンカバー、６１，６２は前・後輪の泥よけ、６３はカゴ、６４，６５は泥よけ用ステー、６６，６７はカゴ用ステー、６８はスタンド、６９はフレームカバーである。
【００１０】
図２は本発明に係る駆動部の背面図（要部）であり、駆動部３８は、ペダル駆動部３０と、モータ駆動部４０とからなる。
ペダル駆動部３０は、フレーム結合部１３に軸受３１，３１を介して取付けられたクランク軸３２と、クランク軸３２の両端に、クランク軸３２にそれぞれ直角に且つ回転方向に１８０゜ずらして取付けられたクランク３３，３３と、これらのクランク３３，３３の端部にクランク３３と直角に、回転可能に取付けられたペダル３４，３４と、クランク軸３２に固定されたチェーンスプロケット３５と、チェーン３６（図１参照）と、後輪２４に固定されたリアスプロケット３７（図１参照）とからなる。
【００１１】
モータ駆動部４０は、フレーム結合部１３上部のモータ取付台４１ａに固定された電動モータ４１と、モータ出力軸４１ｂに取付けられた出力ギア４２と、この出力ギア４２と噛み合い、ペダル駆動部３０のクランク軸３２に固定された駆動ギア４３とからなる。
この電動モータ４１は、図示していないがメインスイッチと、ペダルトルクセンサと、クランク回転センサと、コントロールユニットと、バッテリ４５（図１参照）とに配線され、人Ｍがペダル３４，３４を踏むと、これに反応して、電動モータ４１が回転してトルクを発生させ、踏力をアシストする。
【００１２】
また、モータ取付台４１ａの下部にペダル位置検出手段５０を設ける。このペダル位置検出手段５０は、駆動ギア４３に固定されたカム５１を備える。
【００１３】
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る駆動部の側面図であり、（ａ）において、フレーム２の中央部分は、図１のヘッドパイプ４から後下方に延びるダウンフレーム１１と、このダウンフレーム１１の後端部の後方に配置され、後端に後輪２４を取付けるリアフォーク１２と、これらのダウンフレーム１１、リアフォーク１２を結合するフレーム結合部１３と、このフレーム結合部１３後方のリアフォーク１２から上方に延びるシートポスト１４と、ダウンフレーム１１、シートポスト１４を繋ぐサブフレーム１７と、リアフォーク１２端部、シートポスト１４を繋ぐリアサブフォーク１８（図１参照）とからなる。
【００１４】
（ｂ）はペダル３４とペダル位置検出手段５０を構成するカム５１との位置関係を示す。
手前側のペダル３４が下方にある時には、カム５１は水平よりやや下方の（１）の位置にあり、ペダル３４が踏み込み位置である水平よりやや上方に来た時には、カム５１はクランク軸３２の上方のペダル位置検出手段５０の設置位置（２）に来る。
【００１５】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係るペダル位置検出手段の平面図であり、（ａ）において、ペダル位置検出手段５０は、駆動ギア４３と、この駆動ギア４３の側面に固定されたカム５１と、フレーム結合部１３上部のモータ取付台４１ａ（図２参照）の下部に取付けられた固定軸５２回りに回転可能に取付けられた揺動アーム５３と、この揺動アーム５３をカム５１に当接するように付勢するリターンスプリング５４と、揺動アーム５３をリターンスプリング５４の付勢力に抗して引き寄せる電磁石５５と、揺動アーム５３の揺動によって、揺動アーム５３とカム５１との当接した時に信号が発生する検出器（リミットスイッチ）５６とからなる。
揺動アーム５３は、カム５１と当接する先端部５３ａと、この先端部５３ａに対し、他端に形成された凸部５３ｂと、電磁石５５による被吸引部５３ｃとを有する。
【００１６】
上記ペダル位置検出手段の作用を次に説明する。
図４（ａ）において、駆動ギア４３が回転し、駆動ギア４３に固定されたカム５１が矢印のように図の上方向に移動して揺動アーム５３に当接すると、揺動アーム５３は固定軸５２を中心に時計回りに回転する。
揺動アーム５３が回転していくと、図４（ｂ）のように揺動アーム５３に形成された凸部５３ｂは検出器５６を押す。これにより、検出器５６から信号が出力する。
【００１７】
図４（ａ）において、鎖線は、ペダル付電動自転車１が走行中に、電磁石５５に電流を流し、揺動アーム５３の被吸引部５３ｃを吸引して、揺動アーム５３を退避させた状態を示す。この時、カム５１と揺動アーム５３の先端部５３ａとの間には、Ｃだけクリアランスが有り、カム５１は揺動アーム５３に当接することはない。
【００１８】
図５は本発明に係るペダル逆転制御手段のブロック図であり、ペダル逆転制御手段７０は、ハンドルバー８に取付けられたペダル動作スイッチ７１と、車体の停止状態を検出する停止検出手段７２と、ペダルが所定の位置に来たことを検出するペダル位置検出手段５０と、ペダル動作スイッチ７１からのスイッチ情報ＭＳ、停止検出手段７２からのスピード信号ＶＳ、ペダル位置検出手段５０からのスイッチ情報ＰＳを受けるモータ制御手段７４と、このモータ制御手段７４からの駆動信号ＶＭによって駆動される電動モータ４１と、モータ制御手段７４からの作動信号ＣＭを受けて作動する揺動アーム保持用電磁石５５とからなる。
【００１９】
次にペダル付電動自転車の第１実施例のペダル位置出しについて説明する。
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るペダル位置出しの作用説明図であり、（ａ）は自転車運転前の状態、（ｂ）はペダル踏み込みの位置出し後の状態を示す。
図６（ａ）において、運転者がペダル付電動自転車１に乗り、一方の足を地面に付け、もう一方の踏み込みの足Ｆをペダル３４に載せる。
この状態で、ハンドルバー８に取付けられたペダル作動スイッチ７１を押す（ＯＮにする）。この時、手はペダル作動スイッチ７１から離してよい。
【００２０】
電動モータ４１は駆動され、駆動ギア４３が回転する。これにより、足Ｆを載せたペダル３４は下方から前方上方へ移動していき、所定の位置、例えば、図６（ｂ）のように、水平よりやや上方に来たところでペダル位置検出手段５０が作用して電動モータ４１は自動停止し、ペダル３４の発進位置出しが完了する。
【００２１】
図７は本発明に係るペダル付電動自転車の第１実施例でのペダル位置出しフロー図であり、ＳＴ××はステップ番号である。
ＳＴ０１…メインスイッチをＯＮとする。
ＳＴ０２…車体が停止状態にあるかどうかを判定するために、図１のフロントフォーク６等に取付けられ、前輪２０の回転を検出するスピードセンサー（不図示）のセンサー出力により車速を検出し、車速が所定値以上かどうかを判断する。
このセンサーがＯＮである（ＹＥＳ）ならば、ＳＴ０３に進む。
このセンサーがＯＮでない（ＮＯ）ならば、ＳＴ０４に進む。
【００２２】
ＳＴ０３…ＳＴ０２において、車体が停止状態にないので、ペダル位置検出手段５０を構成する電磁石５５をＯＮとし、揺動アーム５３の被吸引部５３ｃを吸引して揺動アーム５３を退避させ、駆動ギア４３に固定したカム５１との衝突を防止する。次に再度ＳＴ０２を実行する。
ＳＴ０４…ＳＴ０２において、車体が停止状態にあるので、ペダル３４の発進位置出しをするためにペダル３４を逆転できる状態であり、電磁石５５をＯＦＦとしてペダル位置検出手段５０を働かし得る状態にし、次のステップに進む。
【００２３】
ＳＴ０５…ハンドルバー８に取付けられたペダル動作スイッチ７１がＯＮかどうかを判断する。
ペダル動作スイッチ７１がＯＮでない（ＮＯ）ならば、再度ＳＴ０２を実行する。
ペダル動作スイッチ７１がＯＮである（ＹＥＳ）ならば、次のステップに進む。
ＳＴ０６…電動モータ４１が逆転し続ける。
【００２４】
ＳＴ０７…ペダル３４が所定の踏み込み位置に来たかどうかを判定するために、ペダル位置検出手段５０の検出器（リミットスイッチ）５６がＯＦＦかどうかを判断する。
検出器５６がＯＦＦでない（ＮＯ）ならば、電動モータ４１の逆転を継続する。
検出器５６がＯＦＦである（ＹＥＳ）ならば、次のステップに進む。
ＳＴ０８…電動モータ４１は停止する。これでペダル踏み込みの位置出しが完了する。
【００２５】
上記したペダル踏み込みの位置出しは、一方の足Ｆについてのみの説明であるが、人Ｍには利き足があり、これに対応する方法を以下に述べる。
図３（ｂ）において、電動モータ４１で駆動される駆動ギア４３に前述のカム５１の他に、奥側のペダル３４が前方の水平よりやや上方の所定位置に来た時にペダル位置検出手段５０に作用するカム５１Ａを設ける。
手前側と奥側とのペダルの位置関係は、１８０゜違いの関係であり、このことから、手前側のペダル３４が前方の水平よりやや上方にある時の奥側のペダル３４に対応するカム５１Ａの位置（３）は、カム５１の位置（２）に対して１８０゜ずれた位置にある。
【００２６】
以上の構成により、ペダル１回転で２ヵ所の位置出しが行われることになるが、最初にスイッチ情報ＰＳを発したカムに対応するペダルが位置出しされるようにモータ制御手段７４を設定し、利き足をペダルに載せておけば、車体が停止状態でペダル動作スイッチ７１を押した時に利き足のペダル３４の位置出しが可能となる。
【００２７】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係るペダル位置検出手段の別実施例を示す図であり、（ａ）はペダル３４が前方の水平よりやや上方に来た時にクランク３３によって、チェーンカバー３６ｂに取付けたプッシュ型スイッチ５８を押して位置を検出する例である。
（ｂ）はペダル３４が前方の水平よりやや上方に来た時にクランク３３に形成された凸部３３ａによって、チェーンカバー３６ｂに取付けた可倒型スイッチ（レバー型スイッチ）５９を倒して位置を検出する例である。
【００２８】
次にペダル付電動自転車の第２実施例のペダル位置出しについて説明する。
図６（ａ）において、運転者がペダル付電動自転車１に乗り、一方の足を地面に付け、もう一方の踏み込みの足Ｆをペダル３４に載せる。
この状態で、ハンドルバー８に取付けられたマニュアルスイッチ７１ａをＯＮにし、続いてペダル作動スイッチ７１を押し続ける（ＯＮにする）。
【００２９】
電動モータは駆動され、駆動ギア４３が回転する。これにより、足Ｆを載せたペダル３４は下方から前方上方へ移動していく。
足Ｆを載せたペダル３４が、図６（ｂ）に示すような発進の踏み込みに都合の良い位置、例えば水平よりやや上方に来たところで、ハンドルバー８に取付けられたペダル作動スイッチ７１から手を離し、電動モータ４１を止める。これでペダル３４の発進位置出しが完了する。
【００３０】
図９は本発明に係るペダル付電動自転車の第２実施例でのペダル位置出しフロー図であり、ＳＴ××はステップ番号である。
ＳＴ１１…メインスイッチをＯＮとする。
ＳＴ１２…マニュアルでペダルを逆転させたいときに予めマニュアルスイッチ７１ａをＯＮにしておき、これがＯＮのときは次のステップに進む。即ち、このマニュアルスイッチはインヒビッタースイッチとして設けられたものである。
【００３１】
ＳＴ１３…ハンドルバー８に取付けられたペダル動作スイッチ７１がＯＮかどうかを判断する。
ペダル動作スイッチ７１がＯＮでない（ＮＯ）ならば、再度ＳＴ１２を実行する。
ペダル動作スイッチ７１がＯＮである（ＹＥＳ）ならば、次のステップに進む。
ＳＴ１４…電動モータ４１が逆転し続ける。
【００３２】
ＳＴ１５…ペダル動作スイッチ７１がＯＦＦかどうかを判断する。
ペダル動作スイッチ７１がＯＦＦでない（ＮＯ）ならば、電動モータ４１の逆転を継続する。
ペダル動作スイッチ７１がＯＦＦである（ＹＥＳ）ならば、次のステップに進む。
ＳＴ１６…電動モータ４１は停止する。これでペダル踏み込みの位置出しが完了する。
【００３３】
以上の作用に示すように、第２実施例ではペダル動作スイッチ７１から手を離すことにより、ペダル踏み込み位置を運転者の好みの位置に設定できて便利である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１のペダル付き電動自転車は、電動モータを駆動方向と反対方向に逆転させてペダルを所定位置まで逆回転させるペダル逆転制御手段を備えているので、発進させる時には、ペダルの位置を足で操作する煩わしさを解消し、ペダルで靴が汚れたり傷付いたりするのを防止する。
また、ペダル逆転制御手段に、ペダルが所定位置にあることを検出するペダル位置検出手段と、車体が停止状態にあることを検出する停止検出手段と、この停止検出手段からの停止信号及びペダル動作スイッチの信号に基づいて電動モータを逆転させるモータ制御手段とを備え、ペダル位置検出手段の信号に基づいて電動モータを停止する機能を有するので、走行中のペダルの逆転を防止し、しかもスイッチの誤操作を防止し、更に、ペダルは所定位置で自動停止ができ、位置出し操作が簡略化される。
【００３５】
請求項２のペダル付電動自転車は、ペダル位置検出手段を、ペダルで回動されるクランク軸の一側に、チェーンスプロケットと逆側に、配置された駆動ギアと、この駆動ギアの側面に付設されたカムと、このカムで直接又は間接的にオン・オフされる検出器とから構成し、カム及び検出器を駆動ギアとチェーンスプロケットとの間に配置したので、カム及び検出器は駆動ギアとチェーンスプロケットとに保護され、跳ね石等での損傷を防ぐ。また、カム及び検出器は外部に露出せず、外観を損ねることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るペダル付電動自転車の第１実施例の側面図
【図２】本発明に係る駆動部の背面図（要部）
【図３】本発明に係る駆動部の側面図
【図４】本発明に係るペダル位置検出手段の平面図
【図５】本発明に係るペダル逆転制御手段のブロック図
【図６】本発明に係るペダル位置出しの作用説明図
【図７】本発明に係るペダル付電動自転車の第１実施例でのペダル位置出しフロー図
【図８】本発明に係るペダル位置検出手段の別実施例を示す図
【図９】本発明に係るペダル付電動自転車の第２実施例でのペダル位置出しフロー図
【図１０】従来の自転車の発進動作を示す図
【符号の説明】
１…ペダル付電動自転車、３０…ペダル駆動部（ペダルによる車輪の駆動手段）、３２…クランク軸、３４…ペダル、３５…チェーンスプロケット、４０…モータ駆動部（電動モータによる駆動手段）、４１…電動モータ、４３…駆動ギア、５０…ペダル位置検出手段、５１…カム、５６…検出器（リミットスイッチ）、７０…ペダル逆転制御手段、７１…ペダル動作スイッチ、７１ａ…マニュアルスイッチ、７２…停止検出手段、７４…モータ制御手段、ＭＳ，ＰＳ…スイッチ情報、ＶＳ…スピード信号。
【図１】
0003602211.tif 000002
【図２】
0003602211.tif 000003
【図３】
0003602211.tif 000004
【図４】
0003602211.tif 000005
【図５】
0003602211.tif 000006
【図６】
0003602211.tif 000007
【図７】
0003602211.tif 000008
【図８】
0003602211.tif 000009
【図９】
0003602211.tif 000010
【図１０】
0003602211.tif 000011