(57)【要約】【課題】幼児用座席に着座する子供の体重によらず、安定した操車特性（操作特性）を得る。【解決手段】前輪１４の上方に配される前方座席１５と、前方座席１５の幼児の重量を検出する、第１の重量センサ１７ａ、１７ｂと、後輪３０の上方に配される後方座席３１と、後方座席３１の幼児の重量を検出する、第２の重量センサ３３ａ、３３ｂと、前方座席１５を前後に移動させる第１の移動機構と、後方座席３１を前後に移動させる第２の移動機構と、第１の移動機構と第２の移動機構とを制御する制御部２３と、を備える。【選択図】図１
2011011607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪の上方に配される前方積載部と、
前記前方積載部に積載される積載物の重量を検出する第１の重量センサと、
後輪の上方に配される後方積載部と、
前記後方積載部に積載される積載物の重量を検出する第２の重量センサと、
前記前方積載部を前後に移動させる第１の移動機構と、
前記後方積載部を前後に移動させる第２の移動機構と、
前記第１の重量センサから検出される重量と前記第２の重量センサから検出される重量とに応じて前記第１の移動機構と前記第２の移動機構とを制御する制御部と、を備えることを特徴とする自転車。
【請求項２】
前記第１の重量センサは、前後２方向に分割された、前位置重量センサと後位置重量センサとを具備し、
前記第２の重量センサは、前後２方向に分割された、前位置重量センサと後位置重量センサとを具備し、
２つの前記前位置重量センサが検出する重量の和と２つの前記後位置重量センサが検出する重量の和との差分に応じて、前記第１の移動機構と前記第２の移動機構とを制御することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項３】
前記第１の重量センサが検出する重量のみが所定閾値以上である場合、または、前記第２の重量センサが検出する重量のみが所定閾値以上である場合のいずれかにおいて、前記第１の移動機構と前記第２の移動機構とを制御することを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項４】
前記前方積載部及び前記後方積載部は、幼児用座席であり、前記積載物は幼児であることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【請求項５】
前記前方積載部及び前記後方積載部は、幼児用座席と、荷物籠の両方からなることを特徴とする請求項１に記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車に関し、特に、積載部の積載重量に応じて積載部の位置を変化させることができる自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自転車に関する公知技術として以下のものが知られている。図７に示すように、子供の成長に対応して長期間使用可能とした二輪車用子供座席のステップ装置の技術が開示されている（特許文献１）。ステップ装置１０２は、子供が跨って着座する座部１０３を有する座席１０１の両側前部に垂設され、座部１０３に着座した子供の両脚を乗せるようにされている。前部側のガード部１０２ｃを支持部１０２ａに対して前後方向に移動調節可能に設けている。また、図８に示すように、座席２０１の着座部２０３の上部にシ−ト状の感圧センサ２０２を設け、コントローラ２０４を備える乗員判定装置が開示されている（特許文献２）。また、図９に示すように自動車の座席３０１を移動する機構が開示されている（特許文献３）。また、図１０に示すように近年は３人乗り自転車の公道での走行が認められる動きがあり、これに鑑み、自転車本体にコンパクト車輪を使用し、前輪３０３を左右並列２輪で、後輪３０４を１輪とし、それぞれの上部に幼児用座席３０６，３１５を前後に設け、後部座席３１５を前後可変にする３人乗り３輪自転車の技術が開示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００５−３４３２６６号公報
【特許文献２】特開平２００３−２４０６２８号公報
【特許文献３】特開平２００７−１５２９９７号公報
【特許文献４】実用新案登録第３１４２７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常の自転車、電動補助自転車（電動アシスト自転車）、電動二輪車（電動自転車）（これらを自転車と総称する）では、重さの異なる荷物を前方荷物籠と後方荷物籠に積載して運搬する場合がある。また、３人乗り自転車では、幼児が、幼児用前方座席または幼児用後方座席のいずれかの一方、もしくは、その両方に着座するなど種々の場合がある。このように積載の条件が大きく変化する場合には、自転車における重心の位置が大きく変化し、自転車を操車する者の高度の操車技術が要求されるのみならず、安全性の面からも問題がある。このような課題を解決する技術が要望されている。しかしながら、従来の技術では、これらの問題の解決を図ることが困難である。特許文献１に開示された技術は、単にステップ位置を子供の成長に合わせて変化させるだけである。特許文献２に開示された技術は、着座した人間の体重からその人間の体格を推定する技術が開示されているに過ぎない。特許文献３は自動車において運転者のドライビングポジションの最適化を図る技術である。また、特許文献４に記載の技術は３輪車にかかる技術であり２輪車には適応できない。
【０００５】
本発明はかかる課題、すなわち、自転車の荷物籠に積載する荷物の重量、または、幼児用座席に着座する子供の体重によらず、安定した操車特性（操作特性）を得ることができる自転車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の自転車は、前輪の上方に配される前方積載部と、前記前方積載部に積載される積載物の重量を検出する第１の重量センサと、後輪の上方に配される後方積載部と、前記後方積載部に積載される積載物の重量を検出する第２の重量センサと、前記前方積載部を前後に移動させる第１の移動機構と、前記後方積載部を前後に移動させる第２の移動機構と、前記第１の重量センサから検出される重量と前記第２の重量センサから検出される重量とに応じて前記第１の移動機構と前記第２の移動機構とを制御する制御部と、を備える。
【０００７】
本発明の自転車では、前方積載部の積載物の重量を検出する第１の重量センサと、後方積載部の重量を検出する第２の重量センサと、前方積載部を前後に移動させる第１の移動機構と、前記後方積載部を前後に移動させる第２の移動機構と、第１の重量センサから検出される重量と第２の重量センサから検出される重量とに応じて第１の移動機構と第２の移動機構とを制御する制御部と、を備えるので、前方積載部の重量と後方積載部の重量によらず、安定した操車特性を得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の自転車によれば、前方積載物の重量と後方積載物の重量に応じて、自動的に、荷物籠の位置、または、幼児用座席の位置が変化して、自転車の操車性能を向上させ、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の自転車を示す図である。
【図２】実施形態の座席の移動機構を示す図である。
【図３】別の座席の移動機構を示す図である。
【図４】別の座席の移動機構の座席の移動アクチュエータの断面を模式的に示す図である。
【図５】制御系を示すブロック図である。
【図６】実施例の制御方法を模式的に示す図である。
【図７】背景技術を示す図である。
【図８】背景技術を示す図である。
【図９】背景技術を示す図である。
【図１０】背景技術を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施形態の自転車は、前輪の上方に配される前方積載部と、前方積載部に積載される積載物の重量を検出する第１の重量センサと、後輪の上方に配される後方積載部と、後方積載部に積載される積載物の重量を検出する第２の重量センサと、前方積載部を前後に移動させる第１の移動機構と、後方積載部を前後に移動させる第２の移動機構と、前方重量センサから検出される重量と後方重量センサから検出される重量とに応じて第１の移動機構と第２の移動機構とを制御する制御部と、を備える。以下、図面を参照して実施形態の自転車の説明をする。
【００１１】
（実施形態の自転車の構造の説明）
図１は、実施形態の自転車を示す図である。図１を参照して実施形態の自転車１の構造について説明をする。
【００１２】
実施形態の自転車１は電動アシスト自転車である。電動アシスト自転車は、人力を電動モータで補助して人間の労力軽減を図るものであり、周知の技術であるので電動アシスト部についての説明は省略する。
【００１３】
自転車の主要骨格であるフレームは、シートチューブ４４とシートスティ４５とチェンカバー２１の内部のチェンスティ４２（破線部）に加え、ダウンチューブ４３を有して形成される。シートチューブ４４の端部とチェンスティ４２の端部は固着され、３角形の第１の頂点を形成し、シートチューブ４４とシートスティ４５の端部とは固着され、３角形の第２の頂点を形成し、シートスティ４５の他の端部とチェンスティ４２の他方の端部とは固着され、３角形の第３の頂点を形成している。ダウンチューブ４３の端部は第１の頂点に固着されている。
【００１４】
フレームには各種部品が取り付けられている。ダウンチューブ４３の他の端部にはヘッドチューブ１０が固着されている。ヘッドチューブ１０はチューブ形状とされ、ヘッドチューブ１０の内部にハンドルポスト１１が挿入されている。ハンドルポスト１１はヘッドチューブ１０の内部で回動する。ハンドルポスト１１の一方の先端にはハンドルレバー１２が連結され、他方の先端には前ホーク１３が連結されて、ハンドルレバー１２によって、前ホーク１３に取り付けた前輪１４の進行方向を操縦できるようにされている。また、シートスティ４５とチェンスティ４２とで形成される第３の頂点付近に車軸を有する後輪３０が配されている。人力と電動モータとの駆動力をチェン（図示せず）を介して後輪３０に伝え回転駆動力を発生させている。
【００１５】
また、ハンドルポスト１１には前方座席可動板９が取り付けられている。前方座席取付板１６が前位置重量センサ１７ａ、後位置重量センサ１７ｂの２個の重量センサを介して前方座席可動板９の上に可動可能に取り付けられている。可動方向は図１の矢印Ａで示す方向である。前方座席取付板１６の上に取り付けられた前方座席１５は、所謂、チャイルドシートである。前方座席１５は前方座席取付板１６と共に移動する。重量センサ（荷重センサ）は、周知技術である。磁気歪み、電気抵抗,歪み、起電力、バネ変位等を検出する、磁気センサ、感圧センサ、ポテンショメータ等を重量センサとして用いることができる。前方座席１５には、背もたれ１８と足台１９ｂと安全ガード１９ａ（図２を参照）が装備されている。
【００１６】
また、チェンスティとシートスティ４５の接合部付近に２本の右側後部座席支持棒３４ｂと右側後部座席支持棒３５ｂとが配置されている。図１の裏面側にも同様に、左側後部座席支持棒３４ａ（図示せず）と左側後部座席支持棒３５ａ（図示せず）とが配置されている。そして、左側後部座席支持棒３４ａ、左側後部座席支持棒３５ａ、右側後部座席支持棒３４ｂ、右側後部座席支持棒３５ｂによって後方座席可動板３９がこれらに固着して取り付けられている。後方座席取付板３７が前位置重量センサ３３ａ、後位置重量センサ３３ｂの２個の重量センサを介して後方座席可動板３９の上に可動可能に取り付けられている。後方座席３１は後方座席取付板３７と共に移動する。可動方向は図１の矢印Ｂで示す方向である。
【００１７】
後方座席３１は、前方座席１５と同様の構造を有する幼児が座るためのチャイルドシートである。前位置重量センサ３３ａ、後位置重量センサ３３ｂ、前位置重量センサ１７ａ、後位置重量センサ１７ｂはすべて同様のものである。後方座席３１には、背もたれ３４と足台３６ｂと図示しない安全ガードが装備されている。
【００１８】
以上の説明において、前方座席１５、前方座席取付板１６、前方座席可動板９、後方座席３１、後方座席取付板３７、後方座席可動板３９について説明をした。しかしながら、前方座席１５に替えて前方荷物籠（図示せず）、前方座席取付板１６に替えて前方荷物籠取付板（図示せず）、後方座席３１に替えて後方荷物籠（図示せず）、後方座席取付板３７に替えて後方荷物籠取付板（図示せず）、前方座席可動板９に替えて前方荷物籠可動板（図示せず）、後方座席可動板３９に替えて後方荷物籠可動板（図示せず）を用いても本実施形態の効果を奏することができる。また、それらのいかなる組み合わせを用いても、本実施形態の効果を奏することができる。
【００１９】
以下、前方座席１５と前方荷物籠とを総称して前方積載部の用語を用い、前方座席取付板１６と前方荷物籠取付板とを総称して前方積載部取付板の用語を用いる。また、後方座席３１と後方荷物籠とを総称して後方積載部の用語を用い、後方座席取付板３７と後方荷物籠取付板とを総称して後方積載部取付板の用語を用い、前方座席可動板と前方荷物籠可動板とを総称して前方積載物可動板の用語を用い、後方座席可動板と後方荷物籠可動板とを総称して後方積載物可動板の用語を用いる。さらに、前方積載部または後方積載部のいずれか一方、もしくは、その両方を総称して積載部の用語を用い、前方積載部取付板または後方積載部取付板のいずれか一方、もしくは、その両方を総称して積載部取付板の用語を用い、前方積載部可動板または後方積載部可動板のいずれか一方、もしくは、その両方を総称して積載部可動板の用語を用いる。
【００２０】
また、本実施形態では、前方積載部または後方積載部、もしくは、前方積載部と後方積載部とに重量物を積載した場合における重心の移動の影響を軽減するものであるので、前方積載部可動板が前輪１４の上方部に取り付けられおり、後方積載部可動板が後輪３０の上方部に取り付けられておれば、同様の作用が生じる。よって、前方積載部可動板は、ハンドルポスト１１のみならず、ハンドルレバー１２、前ホーク１３、さらには、ヘッドチューブ１０に固着されている場合でも同様の作用・効果を奏する。同様に、後方積載部可動板は、チェンスティの部材とシートスティ固定部４５３の接合部付近に固着された支持棒で保持するのみならず、チェンスティの部材にのみに固着され、または、シートスティ固定部のみに固着されている場合でも同様の作用・効果を奏する。
【００２１】
シートチューブ４４には電池２２と制御部２３とが固着されている。チェンカバー２１の内部には、チェンスティ４２と、いずれも図示しない部材である、電動モータ、チェン、ギヤ、電磁クラッチ等の機構部品が配されている。電池２２は、電動モータ、各アクチュエータ、制御部２３および周辺回路の電力源である。
【００２２】
制御部２３は、クランク軸を回転中心として人力によって回転されるペダル２０ａ、ペダル２０ｂからの駆動力を検出して、電動モータがアシストする駆動力の大きさを制御する。そして、両方の駆動力を加算して、チェンによって後輪３０に伝達する。また、前位置重量センサ１７ａと後位置重量センサ１７ｂ、前位置重量センサ３３ａと後位置重量センサ３３ｂからの信号を検出して、後述する各アクチュエータを制御する。
【００２３】
シートチューブ４４の内部にはチューブ形状のシートポスト２４が嵌めあわされている。シートチューブ４４から突出するシートポスト２４の長さを調整することによって、シートポスト２４の先端に取り付けられたサドル２５の地面からの高さを手動で調整できるようにされている。
【００２４】
（実施形態の自転車の座席の移動機構の説明）
実施形態の自転車１の機構部は、前方座席１５、後方座席３１が移動可能とされる構造を有している。このような移動機構の例は、特許文献３にも記載されている。
【００２５】
図２は、実施形態の座席の移動機構を示す図である。図２を参照して座席の移動機構について説明をする。前方座席１５を移動させる移動機構と後方座席３１を移動させる移動機構とは同様の構成を有するので、前方座席１５を移動させる移動機構について説明をおこない、後方座席３１を移動させる機構の説明は簡単なものとする。
【００２６】
移動機構は、固定側と可動側とからなっている。固定側はハンドルポスト１１に固着された前方座席可動板９を有している。可動側は、前方座席取付板１６と前方座席取付板１６の上に取り付けられた前方座席１５とを有している。前方座席可動板９は左右一対からなり、前方座席取付板１６も左右一対からなっている。前方座席可動板９、前方座席取付板１６のいずれもが、前後に伸びる面に対して対象とされているので、右側の部材にのみ符号を付して、左側の部材の符号の記載は省略する。そして、前方座席可動板９の上で、前方座席取付板１６に取り付けられた前方座席１５を、自転車の前後方向に移動できるようにしている。
【００２７】
前方座席取付板１６には、座席取付部１６７と座席取付部１６８とが固着されており、ボルト１６７ａとボルト１６８ａとにより、座席取付部１６７と座席取付部１６８との各々が前方座席１５に取り付けられている。このとき、座席取付部１６７と前方座席取付板１６との間には、前位置重量センサ１７ａが挟み込まれている。また、座席取付部１６８と前方座席取付板１６との間には、後位置重量センサ１７ｂが挟み込まれている。そして、前方座席１５が座席取付部１６７に対して上下方向に僅かに可動できるように取り付けられているので、前位置重量センサ１７ａから前位置重量信号（前位置荷重信号）Ｓｆａが得られ、後位置重量センサ１７ｂから後位置重量信号（後位置荷重信号）Ｓｆｂが得られる。
【００２８】
また、前方座席可動板９には、雌ねじが切られたブロック１６４が固着されており、このブロック１６４は、前方座席取付板１６と平行して前後に延びるスクリュウロッド１６５に螺合されている。前座席移動用モータ１６２の外囲部側は前方座席取付板１６に固着されており、スクリュウロッド１６５は、ギヤボックス１６１を介して前座席移動用モータ１６２の回転子（図示せず）に連結されている。このような構造を有して、スクリュウロッド１６５は前座席移動用モータ１６２により正逆回転されるようになされている。ここで、スクリュウロッド１６５とギヤボックス１６１と前座席移動用モータ１６２の外囲部とスクリュウロッド１６５の軸受１６９とは前方座席取付板１６に固着されている。一方、ブロック１６４は前方座席可動板９に固着されている。
【００２９】
スクリュウロッド１６５が正逆回転すると、ブロック１６４に対して前後に移動する力が働き、スクリュウロッド１６５が回転可能に固着されている側の前方座席１５と前方座席取付板１６とギヤボックス１６１と前座席移動用モータ１６２とスクリュウロッド１６５の軸受１６９とは前後方向に移動する。また、前座席移動用モータ１６２の内部には前方モータレゾルバ（位置センサ）１７０が備えられており、前方モータレゾルバ１７０の出力電圧Ｓｒｆによって、回転子が基準点から正負方向に何回転（小数点以下を含む実数）したかを検出して、前方座席１５の前後の移動距離を検出することができるようになされている。
【００３０】
後方座席３１を移動させる機構も同様に、固定側と可動側とからなっている。固定側は後方座席可動板３９を有している。可動側は、後方座席取付板３７と後方座席取付板３７の上に取り付けられた後方座席３１とを有している。そして、後方座席可動板３９の上で後方座席取付板３７に取り付けられた後方座席３１を自転車の前後方向に移動できるようにしている。
【００３１】
また、後方座席３１が座席取付部を介して後方座席取付板３７に対して上下方向に僅かに可動できるように取り付けられているので、前位置重量センサ３３ａから前位置重量信号（前位置荷重信号）Ｓｂａが得られ、後位置重量センサ３３ｂから後位置重量信号（後位置荷重信号）Ｓｂｂが得られる。また、後座席移動用モータ３６２（図５を参照）の内部には後方モータレゾルバ（図示せず）が備えられており、後方モータレゾルバからの出力電圧Ｓｒｒによって、回転子が何回転（小数点以下を含む実数）したかを検出して、後方座席３１の前後の移動距離を検出することができるようになされている。
【００３２】
図３は、別の座席の移動機構を示す図である。移動アクチュエータ１４５の外筒１５１は前方座席可動板９に固着され、移動アクチュエータ１４５の内筒１５２は前方座席取付板１６に固着されている。このようなアクチュエータを用いても、図２に示す移動機構と同様な機能を有することができる。
【００３３】
図４は外筒１５１と内筒１５２とからなる座席移動アクチュエータ１４５の断面を模式的に示す図である。内筒１５２の一端には内筒孔１５２ａが設けられ、この内筒孔１５２ａにビスを貫通させて前方座席取付板１６に内筒１５２を固着する。内筒１５２の他端には、他の部分よりも直径が大きい突出部１５２ｂが設けられている。そして、外筒１５１にねじ込まれたストッパ１５１ｅによって突出部１５２ｂが係止されて外筒１５１から内筒１５２が抜けることがないようにされている。内筒１５２の内部には溝付軸受１５２ｃが配されている。
【００３４】
外筒１５１の一端には外筒孔１５１ａが設けられ、この外筒孔１５１ａに外ビスを貫通させて前方座席可動板９に外筒１５１を固着する。外筒１５１の内部には内筒移動モータ固定部１５１ｂと外筒１５１の中心から長さ方向に伸びるネジ付回転軸１５１ｃとを有する内筒移動モータが装着されている。
【００３５】
ネジ付回転軸１５１ｃと溝付軸受１５２ｃとは螺合しており、内筒移動モータに電力が供給されることによって、内筒移動モータ固定部１５１ｂに対してネジ付回転軸１５１ｃが回転して外筒１５１の内部に取り込まれる内筒１５２の長さが変化させられる。ここで、内筒移動モータ固定部１５１ｂに加えられる電圧の極性を切替えることによってネジ付回転軸１５１ｃの回転方向を切替えることができ、外筒１５１に対する内筒１５２の移動方向を制御できる。そして、前方座席１５を進行方向に対して前後に移動できる。
【００３６】
また、内筒移動モータのネジ付回転軸１５１ｃには、ネジ付回転軸１５１ｃの回転角度を検出するレゾルバ１５１ｄが連結されている。ネジ付回転軸１５１ｃが、基準の位置から何回転したかをレゾルバ１５１ｄによって検出して、外筒１５１に対する内筒１５２の位置を検出することができるようになされている。そして、レゾルバ１５１ｄからの信号が制御部２３に入力されて４５の外筒孔１５１ａの中心から内筒孔１５２ａの中心までの距離ＬＳＴ、すなわち、前方座席１５の移動量をレゾルバ１５１ｄを用いて制御部２３が検出できるようになされている。
【００３７】
（実施形態の制御系の説明）
図５は実施形態の制御系を示すブロック図である。図５を参照して実施形態の制御系について説明する。制御系は制御部２３を中心として構成されている。制御部２３には、操作入力部・表示部６２、センサ部６３、電力増幅部６４、電力増幅部６５の各々が接続されている。
【００３８】
操作入力部・表示部６２は、どのように自転車を制御するかを入力する。例えば、前座席移動用モータ１６２、後座席移動用モータ３６２を作動可能として実施形態の制御をおこなうか、通常の自転車と同様にこのような部分を稼動させることなく用いるか、を選択する。また、操作入力部・表示部６２は、液晶ディスプレイ等を用いて、現在どのようなモードで制御されているか、走行速度、電池の残り残量等を表示する。
【００３９】
センサ部６３から制御部２３に対しては、前方座席１５における前位置の重量を検出する前位置重量センサ１７ａからの前位置重量信号Ｓｆａが入力される。また、後位置の重量を検出する後位置重量センサ１７ｂからの後位置重量信号Ｓｆｂが入力される。また、後方座席３１における前位置の重量を検出する前位置重量センサ３３ａからの前位置重量信号Ｓｂａが入力される。また、後位置重量センサ３３ｂからの後位置重量信号Ｓｂｂが入力される。
【００４０】
また、制御部２３に対しては、前方モータレゾルバ１７０からの出力電圧Ｓｒｆが入力される。また、後方モータレゾルバからの出力電圧Ｓｒｒが入力される。
【００４１】
制御部２３には電力増幅部６４と電力増幅部６５とが接続されている。電力増幅部６４には前座席移動用モータ１６２が接続されている。また、電力増幅部６５には後座席移動用モータ３６２が接続されている。そして、電力増幅部６４からは前座席移動用モータ１６２に供給される駆動信号Ｄｆが出力されている。また、電力増幅部６５からは後座席移動用モータ３６２に供給される駆動信号Ｄｒが出力されている。
【００４２】
なお、図５では電動アシスト自転車の例で制御系の説明をしているが、アシストモータを備えない自転車、常時電動機で駆動力が与えられる電動自転車（電動二輪車）においても、実施形態の積載部の移動機構部および後述する制御方法を適用できる。
【００４３】
制御部２３は、いずれも図示しない、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（ラム）、書き換え可能な不揮発性メモリ、ＲＯＭ（ロム）、Ｉ／Ｏインターフェイス回路（入出力インターフェイス回路）を有している。ＣＰＵのバスライン（アドレスバスライン・データバスライン）にはＣＰＵ、ＲＡＭ（ラム）、ＲＯＭ（ロム）、Ｉ／Ｏインターフェイス回路が接続されている。
【００４４】
ＲＯＭはＣＰＵで実行されるプログラムを記憶し、ＲＡＭはＣＰＵでの演算データを一時記憶する。また、Ｉ／Ｏインターフェイス回路は外部回路とＣＰＵとの間での信号の入出力を助けるためのＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等を有している。また、ＲＯＭには、前座席移動用モータ１６２、後座席移動用モータ３６２の制御のためのルックアップテーブルが格納されている。不揮発性メモリには、記憶内容の書き換え後、電源を切断しても保持したい記憶内容が記憶される。
【００４５】
（実施形態における制御系の作用）
実施形態の自転車１は、図５に示すような制御系を有して、自転車１を様々に制御することが可能となる。図５に示す制御系では、前座席移動用モータ１６２、後座席移動用モータ３６２、さらには、電動アシストモータの３つのアクチュエータの各々を制御することができ、種々の制御方法を採用できる。以下に実施例としての制御方法を述べる。
【００４６】
まず、自転車の重心の位置について説明をする。自転車に人間が乗車せず、さらに、荷物または幼児を搭載しない場合の重量は、通常のアシスト機能なしの自転車では１５〜２０ｋｇ前後で、電動アシスト自転車の場合には、さらに、５ｋｇ程度重くなり、２０〜２５ｋｇ前後となる。また、チャイルドシートの重さは、１個２ｋｇ程度であるので、２個備える場合には、４ｋｇとなる。本実施形態の電動アシスト自転車では、例えば、自転車の重さは２４ｋｇ〜２９ｋｇ程度である。一方、人間の体重は、４才の幼児の平均的な体重は１５ｋｇ程度であり、成人の体重は、全世代を平均して５７ｋｇ程度である。よって、自転車自体の重量よりも成人の体重のほうが重く、成人、幼児を含めた人間の体重が自転車の操車性能に大きく影響を与えることが理解できる。また、成人の体重は、例えば、４０ｋｇ〜９０ｋｇの範囲で広く分布をしている。
【００４７】
実施形態の３人乗り自転車では、自転車を操車する者１人、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人、自転車を操車する者１人と後方座席３１の幼児１人、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人、の４種類の組み合わせがある。このような４つの組み合わせのいずれにおいても、快適な操車性能を得ることは、従来の自転車では困難であった。
【００４８】
実施形態の３人乗り自転車では、例えば、平均的な体重の自転車を操車する成人が１人乗車した状態における自転車の重心の位置がサドル付近（最適位置と称する）となるように調整されている。このような重心位置が設定された自転車において、幼児用の座席が固定位置とされている場合には、幼児１人を搭乗させるに際して、前方座席１５に幼児１人を搭乗させたときと、後方座席３１に幼児１人を搭乗させたときとでは操車性能が大きく異なることとなる。例えば、前方座席１５に幼児１人を搭乗させたときには、ハンドルレバー１２を動かすのが重く感じられ、後輪３０がスリップし易くなる。一方、後方座席３１に幼児１人を搭乗させたときには、ハンドルレバー１２を動かすのが軽く感じられ、また、前輪１４がスリップし易くなり、方向転換が思い通りとならない場合がある。
【００４９】
（制御方法の実施例）
制御方法の実施例について説明をする。図６は実施例の制御方法を模式的に示す図である。図６は、自転車を操車する者１人と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人の状態を示すものである。図６（ａ）は、前方座席１５の幼児の体重が１５ｋｇ、後方座席３１の幼児の体重が１５ｋｇと、等しい場合の前方座席１５と後方座席３１との関係を模式的に示すものである。図６（ｂ）は、前方座席１５の幼児の体重が２０ｋｇ、後方座席３１の幼児の体重が１０ｋｇである場合の前方座席１５と後方座席３１との関係を模式的に示すものである。図６（ｃ）は、前方座席１５の幼児の体重が１０ｋｇ、後方座席３１の幼児の体重が２０ｋｇである場合の前方座席１５と後方座席３１との関係を模式的に示すものである。
【００５０】
図６（ａ）に示すように、幼児２人が搭乗し、幼児が同一の体重であり、前方座席１５と後方座席３１との各々が可動範囲の中心の位置（基準位置と称する）である場合に、このときの重心の位置が、最適位置から下方に伸びる垂線の上にあれば、操車特性は害されない。
【００５１】
図６（ｂ）に示す搭乗の状態では、前方座席１５の幼児の体重が２０ｋｇ、後方座席３１の幼児の体重が１０ｋｇであるので、座席可動機構を備えない通常の自転車では重心の位置は前方に移動してしまうこととなる。一方、本実施例では、前方座席１５と後方座席３１とを後方に移動させている。ここで、前方座席１５の移動方向は符号Ｐｆを付した矢印で表し、Ｐｆの値は基準位置からの移動量を表す。また、後方座席３１の移動方向は符号Ｐｒを付した矢印で表し、Ｐｒの値は基準位置からの移動量を表す。Ｐｆの値、Ｐｒの値のいずれも負値である。
【００５２】
図６（ｃ）に示す搭乗の状態では、前方座席１５の幼児の体重が１０ｋｇ、後方座席３１の幼児の体重が２０ｋｇであるので、座席可動機構を備えない通常の自転車では重心の位置は後方に移動してしまうこととなる。一方、本実施例では、前方座席１５と後方座席３１とを前方に移動させている。Ｐｆの値、Ｐｒの値のいずれも正値である。
【００５３】
図６（ｂ）、図６（ｃ）では、前方座席１５と後方座席３１とを両方とも移動させているが、図６（ｂ）では前方座席１５または後方座席３１のいずれか一方のみを基準位置から後方に移動させるようにしても良い。また、図６（ｃ）では前方座席１５または後方座席３１のいずれか一方のみを基準位置から前方に移動させるようにしても良い。両方の座席を共に移動させる場合には、２人の幼児の体重差が、より、大きな場合にも重心の位置を操車性能が高い適切なものとできる。
【００５４】
次に、どのような制御則に基づいて、前方座席１５または後方座席３１のいずれか一方、もしくは、前方座席１５および後方座席３１の双方を移動させるかについて説明をする。
【００５５】
第１の移動量の決め方は、以下のようにしておこなう。前方座席１５または後方座席３１のいずれか一方、もしくは、前方座席１５および後方座席３１の双方に種々の重さの錘を搭載して、実際に種々の体重の成人が自転車を走行させて、数多くのデータを集積して、ＲＯＭテーブルに記憶をしておくことである。例えば、積載物の重量を１０ｋｇ〜２０ｋｇの範囲で２ｋｇごとに変化させて、総ての組み合わせについて実際に自転車を走行させて、最も操車特性が良好となる、移動量Ｐｆ（第１の距離）と移動量Ｐｒ（第２の距離）の値を測定しておく。そして、この値をＲＯＭテーブルに記憶しておく。移動量を決めるに際しては、前方座席１５から検出する重量値と後方座席３１から検出する重量値と、サドル２５に配した重量センサ（図示せず）からの成人の重量値に基づき移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値とを求めることとなる。
【００５６】
第２の移動量の決め方は、以下のようにしておこなう。実際の走行をおこなうことなく、サドル２５には成人の種々の体重と同じ重さの錘を載せ、前方座席１５または後方座席３１のいずれか一方、もしくは、前方座席１５および後方座席３１の双方に種々の重さの錘を搭載して、そのときの重心位置が、最適位置から下方に伸びる垂線の上にあるような移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値を測定しておく。例えば、自転車の前輪１４の荷重と後輪３０の荷重とを検出して、両者の比率が、予め定める所定比率となるようにしながら測定をおこなう。そして、この値をＲＯＭテーブルに記憶しておく。
【００５７】
このようにして決めた移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値を用いれば、前輪１４に付与される荷重と後輪３０に付与される荷重との比を一定とすることができるので、操車特性は大きく変わることはない。移動量を決めるに際しては、前方座席１５から検出する重量値と後方座席３１から検出する重量値とサドル２５に配されたセンサからの重量値に基づき移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値とを求めることとなる。
【００５８】
第３の移動量の決め方は、以下のようにしておこなう。前方座席１５に搭乗する幼児の重心の位置と最適位置と後方座席３１に搭乗する幼児の重心の位置とが略一直線上となるように、前方座席１５の位置とサドル２５の位置と後方座席３１の位置とを、予め、配置しておく。最適位置から前方座席１５に搭乗する幼児の重心の位置までの距離（第１の距離）×前方座席１５に搭乗する幼児の重量＝最適位置から後方座席３１に搭乗する幼児の重心の位置までの距離（第２の距離）×後方座席３１に搭乗する幼児の重量の関係が成立する場合には、そのときの重心の位置は操車性能が高い適切なるものとなる。
【００５９】
移動量を決めるに際しては、前方座席１５から検出する重量値と後方座席３１から検出する重量値とに基づき第１の距離と第２の距離とを演算で求める。そして、第１の距離に対応する前方座席１５の位置と第２の距離に対応する後方座席３１の位置とをＲＯＭテーブルから求める。
【００６０】
ここで、前方座席１５に搭乗する幼児の重量（体重）は、前位置重量センサ１７ａからの前位置重量信号Ｓｆａと後位置重量センサ１７ｂからの後位置重量信号Ｓｆｂとを制御部２３で加算することによって得られる。また、後方座席３１に搭乗する幼児の重量は、前位置重量センサ３３ａからの前位置重量信号Ｓｂａと後位置重量センサ３３ｂからの後位置重量信号Ｓｂｂとを制御部２３で加算することによって得られる。
【００６１】
この演算は、前位置重量信号Ｓｆａから前位置重量信号Ｓｂａを引いた差を得、また、後位置重量信号Ｓｆｂから後位置重量信号Ｓｂｂを引いた差を得、両方の差を加算する演算でもある。
【００６２】
以上の第１の移動量の決め方ないし第３の移動量の決め方のいずれにおいても、幼児が搭乗していない側の座席を移動させても重心の移動に殆んど影響を与えない。よって、予め定める閾値（例えば、７ｋｇ以上）の重量を検出した座席のみを移動させるようにしても良い。
【００６３】
以上の第１の移動量の決め方と第２の移動量の決め方においては、操車する成人の体重を種々に変化させてデータを得なければならず、この作業量は大きなものである。そこで、成人は平均体重として、前方座席１５に搭乗する幼児の重量と後方座席３１に搭乗する幼児の重量に対する、移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値とを求めておき。その後に、成人の体重に応じて、移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値とに補正を施すようにして、ルックアップテーブルの記憶容量を減らすことができる。例えば、ＲＯＭテーブルから読み出した移動量ＰｆをＰｆｏ、ＲＯＭテーブルから読み出した移動量ＰｒをＰｒｏ、成人の平均体重をＷａ、実際に乗車する者の体重をＷｒ、とすると、ｎ次近似（ｎは任意の整数）をする場合には以下の式を用いる。例えば、ｎが１の場合は、補正後の移動量Ｐｆ＝Ｐｆｏ×（Ｗａ／Ｗｒ）であり、補正後の移動量Ｐｒ＝Ｐｒｏ×（Ｗａ／Ｗｒ）である。この式は、成人の体重が重い場合には幼児の体重の影響が小さくなることに基づいている。
【００６４】
補正後の移動量Ｐｆ＝Ｐｆｏ×｛（Ｗａ／Ｗｒ）＋Ｋ２×（Ｗａ／Ｗｒ）２＋・・・・・・＋Ｋｎ×（Ｗａ／Ｗｒ）ｎ｝
補正後の移動量Ｐｒ＝Ｐｒｏ×｛（Ｗａ／Ｗｒ）＋Ｋ２×（Ｗａ／Ｗｒ）２＋・・・・・・＋Ｋｎ×（Ｗａ／Ｗｒ）ｎ｝
【００６５】
Ｗａ、Ｋ１・・・・Ｋｎの値をＲＯＭに記憶しておけば、ルックアップテーブルの記憶領域が小さくとも、ＣＰＵで上式の演算をして補正値を簡単に求めることができ、成人の体重に応じた良好な操車特性を得ることができる。なお、自転車を操車する成人の体重はサドル２５に重量を検出するセンサを設けることによって得ることができる。
【００６６】
移動量Ｐｆの値と移動量Ｐｒの値とを求めた後に、実際に前方座席１５の位置と後方座席３１の位置とを移動させるに際しては以下のようにしてフィードバック制御を用いる。
【００６７】
前方座席１５の位置の制御は以下の手順でおこなう。（１）前方モータレゾルバ１７０の出力電圧Ｓｒｆから現在の前方座席１５の位置を求める。（２）目的の移動量Ｐｆの値から現在の前方座席１５の位置を引き算して誤差信号を求める。（３）この誤差信号を電力増幅部６４に出力して、電力増幅部６４から得た駆動信号Ｄｆを前座席移動用モータ１６２に供給する。以上（１）〜（３）の処理を順次繰り返すことによって、誤差信号は０に収束し、現在の前方座席１５の位置は目的の移動量Ｐｆに収束する。以上のフィードバック制御の演算は、制御部２３を中心として、タイマー割り込みによる離散時間制御によっておこなわれる。
【００６８】
後方座席３１の位置の制御は以下の手順でおこなう。（１）後方モータレゾルバの出力電圧Ｓｒｒから現在の後方座席３１の位置を求める。（２）目的の移動量Ｐｒの値から現在の後方座席３１の位置を引き算して誤差信号を求める。（３）この誤差信号を電力増幅部６５に出力して、電力増幅部６５から得た駆動信号Ｄｒを後座席移動用モータ３６２に供給する。以上（１）〜（３）の処理を順次繰り返すことによって、誤差信号は０に収束し、現在の後方座席３１の位置は目的の移動量Ｐｒに収束する。以上のフィードバック制御の演算は、制御部２３を中心として、タイマー割り込みによる離散時間制御によっておこなわれる。
【００６９】
以上のようにして、第１の移動量の決め方ないし第３の移動量の決め方のいずれによって、前方座席１５の位置と後方座席３１の望ましい位置とを求め、この求めた位置に両方の座席を配置することができる。また、これ以外の種々の手法を用いることができる、
【００７０】
例えば、自転車を操車する者と前方座席１５の幼児１人のみの場合の前方座席１５の位置を幼児の重量に関係なく、予め、定めておく。自転車を操車する者と後方座席３１の幼児１人のみの場合の後方座席３１の位置を幼児の重量に関係なく、予め、定めておく。自転車を操車する者と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人の場合の、前方座席１５の位置と後方座席３１の位置とを幼児の重量に関係なく、予め、定めておく。ここのようにしても、両方の座席の位置を制御することができる。
【００７１】
また、自転車を操車する者と前方座席１５の幼児１人のみの場合、または、自転車を操車する者と後方座席３１の幼児１人のみの場合のいずれかにおいて、移動機構を制御するようにする。そして、自転車を操車する者と前方座席１５の幼児１人と後方座席３１の幼児１人の場合には、前方座席１５の位置と後方座席３１の位置とを両方とも基準位置、すなわち、当初の位置から座席の移動をおこなわないようにすることもできる。そして、以上のどの場合に該当するかを検出して、目標の位置に座席を配置する。ここで、幼児が搭乗しているとの判断は、予め定める閾値（例えば、７ｋｇ以上）を重量センサが検出した場合におこなう。
【００７２】
すなわち、前方座席１５の重量センサが検出する重量のみが所定閾値以上である場合、または、後方座席３１の重量センサが検出する重量のみが所定閾値以上である場合のいずれかにおいて、幼児が搭乗している座席の移動機構を制御するようにしても良い。
【００７３】
以上の実施形態は、前方座席１５と後方座席３１とを備える場合ついて説明をしてきたが、前方座席１５に替えて前方荷物籠、後方座席３１に替えて後方荷物籠、を用いる場合にも適用できる。また、座席と荷物籠が混在する４つの組み合わせのいずれにおいても適用できる。
【符号の説明】
【００７４】
１  自転車、  ９  前方座席可動板、  １０  ヘッドチューブ、  １１  ハンドルポスト、  １２  ハンドルレバー、  １３  前ホーク、  １４  前輪、  １５  前方座席、  １６  前方座席取付板、  １７ａ  前位置重量センサ、  １７ｂ  後位置重量センサ、  １９ａ  安全ガード、  １９ｂ  足台、  ２０ａ  ペダル、  ２０ｂ  ペダル、  ２１  チェンカバー、  ２２  電池、  ２３  制御部、  ２４  シートポスト、  ２５  サドル、  ３０  後輪、  ３１  後方座席、  ３３ａ  前位置重量センサ、  ３３ｂ  後位置重量センサ、  ３５ａ  左側後部座席支持棒、  ３５ｂ  右側後部座席支持棒、  ３６ｂ  足台、  ３７  後方座席取付板、  ３９  後方座席可動板、  ４２  チェンスティ。  ４３  ダウンチューブ、  ４４  シートチューブ、  ４５  シートスティ、  ６２  操作入力部・表示部、  ６３  センサ部、  ６４  電力増幅部、  ６５  電力増幅部、  １４５  移動アクチュエータ、  １５１  外筒、  １５１ａ  外筒孔、  １５１ｂ  内筒移動モータ固定部、  １５１ｃ  ネジ付回転軸、  １５１ｄ  レゾルバ、  １５１ｅ  ストッパ、  １５２  内筒、  １５２ａ  内筒孔、  １５２ｂ  突出部、  １５２ｃ  溝付軸受、  １６１  ギヤボックス、  １６２  前座席移動用モータ、  １６４  ブロック、  １６５  スクリュウロッド、  １６７  座席取付部、  １６７ａ  ボルト、  １６８  座席取付部、  １６８ａ  ボルト、  １６９  軸受、  １７０  前方モータレゾルバ、  ３６２  後座席移動用モータ、  ４５３  シートスティ固定部、  Ｓｂｂ  後位置重量信号、  Ｓｂａ  前位置重量信号、  Ｓｆｂ  後位置重量信号、  Ｓｆａ  前位置重量信号、  Ｓｒｆ  出力電圧、  Ｓｒｒ  出力電圧
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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