(57)【要約】      （修正有）【課題】人力駆動の負担を軽減しつつ、蓄電池の消耗を低減し、蓄電池の容量による走行距離の制限を低減できるアシスト自転車を提供する。【解決手段】人力によって前輪１２又は後輪１３を駆動するスプロケット１５と、前輪を駆動するモーター２と、人力による駆動トルク又は速度に応じてモーターの駆動を制御する駆動制御装置５と、モーター及び駆動制御装置の電源として充電可能なバッテリー３とを備えたアシスト自転車において、車輪に対して接離可能に配置され車輪に対して接触した状態で発電する発電機４２と、自転車の傾斜を検知する加速度センサー５６と、加速度センサーが検知したアシスト自転車の傾斜に応じて、発電機を前輪に接離させるアーム駆動制御器５４とを備える。【選択図】図２
0003214709.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
人力によって車輪を駆動する人力駆動装置と、
前記車輪を駆動する電動機と、
前記電動機を人力による駆動トルク又は速度に応じて駆動するように制御する駆動制御装置と、
前記電動機及び前記駆動制御装置の電源として充電可能な蓄電池とを備えたアシスト自転車において、
前記車輪に対して接離可能に配置され、前記車輪に対して接触した状態で発電する発電機と、
前記アシスト自転車の傾斜を検知する加速度センサーと、
前記加速度センサーが検知した前記アシスト自転車の傾斜に応じて、前記発電機を前記車輪に接離させる制御器と
を備えることを特徴とするアシスト自転車。
【請求項２】
前記発電機を前記車輪に対して接離するように駆動する可動アームをさらに備え、
前記制御器は、前記アシスト自転車が傾斜を登っている状態にあることを前記加速度センサーが検知した場合に、前記発電機が前記車輪から離脱するように前記可動アームを駆動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のアシスト自転車。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、人力と電動力とを組み合せて自転車を協調運転する電動機付きアシスト自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人力と電動力とを組み合せて自転車を協調運転する電動機付きのアシスト自転車が開示されている。すなわち、このアシスト自転車は、ペダル、スプロケット、チェンなどからなる人力によって車輪を駆動する人力駆動装置の他に、自転車に電動機と、電動機を人力による駆動トルクに応じて駆動するように制御するパワーアシスト制御器と、電動機及びパワーアシスト制御器の電源として充電可能な蓄電池を載置し、蓄電池とパワーアシスト制御器とを接続し、ペダルを介して得られる人力による駆動トルクと電動機のトルクを合成した駆動力で自転車を駆動するようにしてある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この上記特許文献１に開示された従来技術では、蓄電池をエネルギー源としており、蓄電池に蓄積されたエネルギーを消費し尽くす前に充電する必要がある。一般的には、家庭用コンセント等の商用電源に充電器を接続し、この充電器に自転車から取り外した蓄電池をセットして充電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１００７９０号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の蓄電池では１回の充電で可能な走行距離は２０  ｋｍ程度であり、必然的に走行距離が限定されてしまう。充電１回あたりの走行距離を長くしようとすると、蓄電池を大きくする必要があり、自転車が持っている優位性である軽量化を妨げることになるという問題があった。
【０００６】
本考案は、人力駆動の負担を軽減しつつ、蓄電池の消耗を低減し、蓄電池の容量による走行距離の制限を低減できるアシスト自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本考案は、人力によって車輪を駆動する人力駆動装置と、車輪を駆動する電動機と、電動機を人力による駆動トルク又は速度に応じて駆動するように制御する駆動制御装置と、電動機及び駆動制御装置の電源として充電可能な蓄電池とを備えたアシスト自転車において、車輪に対して接離可能に配置され、車輪に対して接触した状態で発電する発電機と、自転車の傾斜を検知する加速度センサーと、加速度センサーが検知した自転車の傾斜に応じて、発電機を車輪に接離させる制御器とを備える。
【０００８】
上記考案において、発電機を車輪に対して接離するように駆動する可動アームをさらに備え、制御器は、自転車が傾斜を登っている状態にあることを加速度センサーが検知した場合に、発電機が車輪から離脱するように可動アームを駆動させることが好ましい。
【考案の効果】
【０００９】
以上述べたように、本考案に係るアシスト自転車によれば、加速度センサーが検知した自転車の傾斜に応じて、発電機を車輪に接離させることから、平地走行時や降坂時に蓄電池を充電することによって、蓄電池の消耗を低減できるとともに、自転車が傾斜を登っている登坂状態にある場合には、発電機が車輪から離脱されて、発電による車輪駆動の負荷を開放できる。この結果、人力駆動の負担を軽減しつつ、蓄電池の容量による走行距離の制限を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るアシスト自転車の全体構成を示す側面図である。
【図２】実施形態に係るアシスト自転車の電力系統の構成を模式的に示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本考案に係る自転車の実施形態を詳細に説明する。以下、本考案を図に示す実施形態について説明する。図１は本実施形態に係るアシスト自転車１の全体構成を示す側面図であり、図２はアシスト自転車１の電力系統の構成を模式的に示すブロック図である。なお、本考案は、以下の実施形態そのままに限定されるものではなく、以下の実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の考案を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００１２】
（アシスト自転車の動作）
図１及び図２に示すように、アシスト自転車１は、フレーム１１に回転自在に支持した前輪１２と後輪１３と、人力駆動装置としてのペダル１４，スプロケット１５及びチェーン１６を備え、ペダル１４によって回転し得るようにしたスプロケット１５及びチェーン１６を介して後輪１３を駆動するようになっている。トルク検出器１７は、ペダル１４によって生じる駆動トルクを検出する装置である。モーター２は、交流の電動機であり、フレーム１１に固定され、スプロケット１５を回転駆動するようにしてある。バッテリー３はモーター２の駆動電力を供給する充電可能な蓄電池であり、アシスト自転車１のフレームに固定されたスロット３１内に着脱可能に収納される。このバッテリー３は、スロット３１から取り外して、家庭用コンセント等の商用電源に接続された充電器にセットして充電することができる。
【００１３】
発電部４は主として、発電機４２と、発電機４２を前輪１２に対して接離可能に支持する可動アーム４１とを有している。発電機４２は、可動アーム４１により前輪１２に対して接離可能に支持され、前輪１２に対して接触した状態で発電するようになっている。
【００１４】
駆動制御装置５はモーター２と発電部４を制御する駆動制御装置である。駆動制御装置５には、直流を交流に変換する双方向形のインバータなどのパワー変換器５１と、人力による駆動トルクに応じてモーター２を駆動するようにパワー変換器５１を制御するパワーアシスト制御器５２とが含まれている。さらに、駆動制御装置５には、発電機４２が交流発電機の場合に出力電流を整流する整流器５５が備えられている。
【００１５】
また、駆動制御装置５には、アシスト自転車１の傾斜を検知する加速度センサー５６と、加速度センサー５６が検知したアシスト自転車１の傾斜に応じて、発電機４２を前輪１２に接離させるアーム駆動制御器５４とが備えられている。そして、アシスト自転車１が傾斜を登っている登坂状態にあることを加速度センサー５６が検知した場合には、アーム駆動制御器５４によって、発電機４２が前輪１２から離脱するように可動アーム４１が駆動される。なお、可動アーム４１は、アーム駆動制御器５４の制御に応じて、電磁機構などによって電動で自動的に車輪に対して接離するようになっているが、手や足先で押し下げるレバーや、ハンドル上で回転する操作グリップなど、手動で車輪に対して接離させる機構を併設することもできる。
【００１６】
また、駆動制御装置５には、モーター２に入力する駆動電流を検出する電流検出器５３が設けられており、電源であるバッテリー３の電圧又は電流検出器５３で検出される検出電流、あるいはこれらの双方を用いて発電機４２の出力が最適になるように、パワー変換器５１は、モーター２に供給される電力を調整する。
【００１７】
（アシスト自転車の動作）
アシスト自転車１を運転するときは、人力によりペダルを押して走行するが、必要に応じて駆動制御装置５を動作させると、トルク検出器１７によって検出したトルク信号を入力として、パワーアシスト制御器５２がパワー変換器５１を制御し、人力による駆動トルクに応じてモーター２を駆動する。これにより、ペダルを介して得られる人力による駆動トルクと電動機のトルクを合成した駆動力で自転車を駆動することになり、人力で自転車を漕ぐ力が軽減される。このとき、バッテリー３のエネルギーを消費するが、アーム駆動制御器５４は、バッテリー３の電圧が基準電圧以下になると、可動アーム４１を駆動させて発電機４２を前輪１２に接触させ、発電機４２により発電し、整流器５５により直流電流に変換してバッテリー３を充電する。
【００１８】
そして、発電機４２は、前輪１２に対して接離可能に配置され、前輪１２に対して接触した状態で発電するようになっている。具体的には、可動アーム４１が、発電機４２を前輪１２に対して接離するように駆動可能に取付けられており、アシスト自転車１が傾斜を登っている登坂状態にあることを加速度センサー５６が検知した場合には、アーム駆動制御器５４により、発電機４２が前輪１２から離脱するように可動アーム４１が駆動される。また、アシスト自転車１が制動をかけるとき又は降坂時には、発電機４２による発電エネルギーの他、モーター２の回生エネルギーが双方向形のパワー変換器５１を介してバッテリー３に充電される。
【００１９】
（効果）
以上述べたように、本実施形態に係るアシスト自転車によれば、加速度センサー５６が検知したアシスト自転車１の傾斜に応じて、発電機４２を前輪１２に接離させることから、平地走行時や降坂時にバッテリー３を充電することによって、バッテリー３の消耗を低減できるとともに、アシスト自転車１が傾斜を登っている登坂状態にある場合には、発電機４２が前輪１２から離脱されて、発電による車輪駆動の負荷を開放できる。この結果、人力駆動の負担を軽減しつつ、バッテリー３の容量による走行距離の制限を低減することができる。
【００２０】
（変更例）
なお、以上説明した実施形態は本考案の一例である。このため、本考案は上述した実施形態に限定されることなく、本考案に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００２１】
例えば、上記実施形態では、発電機４２として交流発電機を用いた例について説明したが、交流発電機の代わりに直流発電機を用いてもよい。このときは発電機４２とバッテリー３の間の整流器は不要となる。また、上記実施形態では、モーター２に交流モーターを用いた例について説明したが、モーター２に直流モーターを用いてもよい。このとき、モーター２とバッテリー３の間に一方向チョッパ回路を設けることにより駆動できる。すなわちモーター２とバッテリー３の間に双方向チョッパ回路を設け、モーター駆動・回生制動を切り替えるようにすることにより、モーター２の回生エネルギーをバッテリー３に充電することができ、省エネルギー効果が大きくすることができる。
【００２２】
また、上記実施形態では、人力による駆動トルクに応じてモーター２のトルクを制御し、双方のトルクを合成することにより、パワーアシスト制御器５２が動作するようにしたが、トルク検出器１７に代えて速度検出器を設け、ペダル１４の回転速度に応じてモーター２の速度を制御し、双方の速度を合成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１…アシスト自転車
２…モーター
３…バッテリー
４…発電部
５…駆動制御装置
１１…フレーム
１２…前輪
１３…後輪
１４…ペダル
１５…スプロケット
１６…チェーン
１７…トルク検出器
３１…スロット
４１…可動アーム
４２…発電機
５１…パワー変換器
５２…パワーアシスト制御器
５３…電流検出器
５４…アーム駆動制御器
５５…整流器
５６…加速度センサー
【図１】
0003214709.tif 000003
【図２】
0003214709.tif 000004