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JP3558688B2 - Motor bike - Google Patents

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JP3558688B2
JP3558688B2 JP16756694A JP16756694A JP3558688B2 JP 3558688 B2 JP3558688 B2 JP 3558688B2 JP 16756694 A JP16756694 A JP 16756694A JP 16756694 A JP16756694 A JP 16756694A JP 3558688 B2 JP3558688 B2 JP 3558688B2
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JP
Japan
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frame
drive system
motor
wheel
case
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JP16756694A
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吉男 服部
昭彦 田中
浩 永井
望 高田
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、人力駆動系と動力駆動系とを持つ原動機付き自転車に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電動モータや小型エンジン等の原動機付きの自転車が従来よりあるが、従来のものは自転車のフレームに原動機やその付属機器を離散的に取付けていた。例えば踏力を検出し、踏力の変化に対応して原動機の駆動力を変化させるものが考えられているが、この場合、踏力検出手段、原動機の制御手段、踏力および原動機の伝動機構、動力源となる電池や燃料タンク等を車体フレームに個別に取付けていた。
【0003】
【従来の技術の問題点】
自転車においては、用途や運転者の体格、あるいは好みに対応して種々のフレーム形状、デザインが採用される。このような要求に答えるためには前記従来のものでは、異なるフレームの自転車と、これに取付ける動力駆動系の機器を設計、製作しなおさなければならない。
【0004】
このため設計、製作に多くの工数を必要とし、部品点数の増加と、製造コストの上昇を招くという問題がある。
【0005】
また動力駆動系の機器を車体フレームに対し離散的に配置するから、各機器間を接続する電気配線などが長く複雑になるという問題もある。
【0006】
【発明の目的】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、用途、運転者の体格、好み等に容易かつ安価に対応でき、また動力駆動系の機器をつなぐ電気配線などを短くし簡単にすることができる原動機付き自転車を提供することを目的とする。
【0007】
【発明の構成】
本発明によればこの目的は、踏力による人力駆動系と原動機による動力駆動系とが共に後輪を駆動可能にした原動機付き自転車において、前輪および操向ハンドルを回動自在に保持するヘッドパイプから斜め下後方へのびるダウンチューブとこのダウンチューブ後端から立上がるシートチューブとを有する前フレームと、この前フレームのダウンチューブ下端からシートチューブ下部付近に前部が着脱可能に結合されて後方へのび後端に後輪を保持する後フレームとを備え、
前記後フレームには、その前部を人力駆動系のクランク軸が横断して回転自在に保持されると共にこのクランク軸の後方に前記原動機が配設され、前記人力駆動系および動力駆動系の合力を後輪に伝える伝動装置が設けられていることを特徴とする原動機付き自転車により達成される。
【0008】
【実施例】
図1は本発明の第1の実施例の側面図、図2はそのII−II線展開図、図3は図1における III−III 線断面図、図4はその動力系統図、図5はそのコントローラの機能を示すブロック図、図6は補助率の制御特性の一例を示す図、図7はこの実施例の外観図である。
【0009】
この実施例の自転車は、図1に示すように、略U字状の前フレーム10に後方から後フレーム12を固定したものである。前フレーム10はヘッドパイプ14と、ここから斜下後方へのびるダウンチューブ16と、ダウンチューブ16後端から立上がるシートチューブ18と、ヘッドパイプ14に回動自在に保持された操向ハンドル20および前フォーク22と、この前フォーク22に保持された前輪24と、シートチューブ18の上端に保持されたサドル26とを持つ。
【0010】
後フレーム12は、片持ちのリヤアーム28が一体に作られたアルミ鋳造製の略箱状の伝動機ケース30で形成され、この伝動機ケース30にはその後端に位置する後輪32と、このケース30の前部に取付けられた左右一対のクランクアーム34、34(図2参照)と、ケース30の前部上面に取付けられた電動モータ36(図3参照)と、このモータ36の上方に取付けられた電池38、38とが保持されている。
【0011】
この後フレーム12は、前フレーム10に固着した3つのブラケット40、42、44にボルト40A、42A、44Aでボルト止めされる。すなわち伝動機ケース30の前部がブラケット40、42に固定され、伝動機ケース30の上面から立上がりモータ36の上端にのびる電池保持フレーム46がブラケット44に固定される。この電池保持フレーム46には、図1に示すように、コントローラ48も取付けられている。サークル錠50、ブレーキ52は伝動機ケース30に取付けられている。
【0012】
伝動機ケース30は図2、3に示すように左右半体30a、30bをつき合わせた箱状に作られ、クランク軸54がこのケース30を貫通してその両端に前記クランクアーム34、34が固定されている。ケース30内には、クランク軸54の斜上後方に合力軸56が回転自在に保持されている。クランク軸54の回転は歯付きベルト58によってこの合力軸56に伝えられる。なおこのベルト58が掛け回されるクランク軸54側のプーリ60には、図2に示すように一方向クラッチ62が装着されている。このクラッチ62は、クランク軸54の回転をプーリ60に伝えるがその逆方向の回転は伝えない。
【0013】
またこのベルト58の張り側には、図1に示すように踏力センサ64が取付けられている。この踏力センサ64は、ベルト58に転接してその弛みを吸収するアイドルローラを備え、このアイドルローラの変位量からベルト58の張力すなわち踏力F を検出する。
【0014】
合力軸56には、一方向クラッチ66を介して減速大傘歯車68が取付けられ、この歯車68には前記モータ36により駆動される減速小傘歯車70が噛合している。このためモータ36の回転は、歯車68、70からなる減速部72と一方向クラッチ66とを介して合力軸56に伝えられる。なお合力軸56からモータ36への回転伝達はクラッチ66により遮断される。
【0015】
合力軸56の左端には駆動スプロケット74が一体的に固着され、後輪32のハブ76には一方向クラッチ78を介して被動スプロケット80が取付けられている。一方向クラッチ78は合力軸56の回転を後輪32に伝えるが、その逆方向の回転は伝えない。これらのスプロケット74、80には、ケース30のリヤアーム28内を通るチェーン82が掛け回されている。なおハブ76には変速機を内装しておいてもよい。
【0016】
図4において84は車速センサであり、例えば図1に示す前輪24のハブ86に設けておくことができる。この車速センサ84は人力駆動系の途中に設けておいてもよい(図4の仮想線参照)。前記踏力センサ64が検出する踏力F と、車速センサ84が検出する車速Sとはコントローラ48に入力される。コントローラ48は踏力F の変化に対応してモータ電流を制御し、モータ36の出力F を制御する。
【0017】
ここに人力駆動系および電気駆動系の減速比は異なるから、クランクアーム34に加わる踏力とモータ36の出力とが同じでも後輪32における駆動力は異なる。ここではこの減速比の差の影響を受けなくするため、踏力F およびモータ出力F はそれぞれが後輪32に加わる駆動力を表すものとする。
【0018】
コントローラ48は図5に示すように、CPU90と、メモリ92と、モータ電力制御手段94と、その他種々の装置を備える。CPU90は走行制御手段96と、発進判別手段98と、その他の機能を持つ種々の制御手段を持つ。
【0019】
走行制御手段96はクランクアーム34から入力される踏力Fに基づいて、踏力F の周期に同期して変化するモータ出力(トルク)F =η・F を出力させる。すなわち踏力F に対応してデューティ比が変化するPWM(パルス幅制御)信号をモータ電力制御手段94に出力する。ここに補助率ηは、図6に示すように変化するが、この点については後記する。モータ電力制御手段94はこのデューティ比でオン・オフするモータ電流をモータ36に供給し、所定の出力F を発生させる。
【0020】
発進判別手段98は、自転車の発進から安定して自立走行が可能になる速度までの速度範囲を低速域として判別するものである。この実施例では車速センサ84の出力である車速Sに基づいて、図6に示すようにS≒0から約6km/hまでの加速中の範囲(図中点a→b)を低速域(L)と判断する。なお発進時の低速域(L)だけを判別し、停止直前の減速時にはこの低速域(L)を判別する必要はない。図5で100はメインスイッチ、102はブレーキスイッチである。
【0021】
前記走行制御手段96では補助率ηを図6に示すように車速Sに対して変化させる。すなわち発進判別手段98が発進中の低速域(L)にあることを判別すると、走行制御手段96は補助率ηを中速域(M)の補助率η (例えば1.0)に対して約3倍に増加させる。ここに中速域(M)は約6〜15km/hの範囲(図中点b→d)であり、中速域(M)の初期(約6〜8km/h)範囲(図中点b→c)では、補助率ηは低速の補助率η ≒3.0から中速の補助率η ≒1.0に滑らかに変化する。
【0022】
また車速Sが15km/h以上になると高速域(H)に入り、この速度域(図中点d→e)では車速Sの増加に対して補助率η は漸減する。この補助率η は図6に示すように直線的に減少させてもよいが、非直線的に減少させてもよい。
【0023】
このように発進判別手段98は発進時の低速域(L、点a→b)を判別し走行制御手段96はこの範囲で補助率η を約3倍に増加させるから、発進時における加速性能が向上し、安定した自立走行可能な車速(例えば約6km/h)に速やかに到達する。このため脚力が弱い人が乗る場合や坂道で発進する場合にも、発進時に車体がふらつく期間が短くなり、安定して発進できる。
【0024】
なお発進判別手段98は減速時には低速域(L)を判別しないから、走行制御手段96はこの時の補助率ηL0を中速域(M)の補助率η と同一に維持する(図6で点c→f)。従って停車するために減速する際には補助率ηが増大することがなく、不必要にモータ出力F が増大しなくなる。この減速中か否かの判別は、車速Sを監視することにより判別することができるが、ブレーキスイッチ102がオン(ブレーキ作動中)となったことから判別してもよい。
【0025】
以上のように構成された自転車は、図7に示すように車体カバーで覆われる。図1、7において104は前フォーク22に固定された前フェンダであり、前輪24の上方を覆う。106と108とはヘッドパイプ14を前後から覆うヘッドパイプカバーである。ダウンチューブ16およびシートチューブ18は上方からメインカバー110で覆われ、このメインカバー110の前端はヘッドパイプカバー106、108に連続している。
【0026】
後フレーム12は、後輪32を覆う後フェンダ112を持ち、この後フェンダ112の前部はモータ36およびコントローラ48を左右から覆いつつ伝動機ケース30の前部上面に連続する。また電池38、38は電池ケース114に収容され、この電池ケース114と共にブラケット46およびシートチューブ18に着脱可能に固定されている。
【0027】
すなわち電池ケース114の上部がシートチューブ18に係止されると共に、その底部がブラケット46に電池ケースロック114aでロックされる。電池ケース114の上面には左右一対の起立壁間に掛渡されたグリップバー114bが設けられている。このグリップバー114bは、電池ケース114の着脱および電池運搬時に用いられると共に、電池ケース114を車体に固定した時には車体の取り回し時に用いられる。
【0028】
この実施例によれば、前フレーム10に設けたブラケット40、42、44に後フレーム12をボルト40A、42A、44Aで結合しているから、これらのボルト40A、42A、44Aを抜きとることにより前フレーム10と後フレーム12とを容易に分離できる。従ってクランクアーム34やモータ36による全ての駆動系を有する後フレーム12を共通にし、前フレーム10だけを変更することにより相当に広い範囲でデザイン変更に対応し得る。
【0029】
図8に示す第2の実施例は、このように異なる前フレーム10Aを後フレーム12に組合せることにより、通勤・通学用自転車としたものである。ここにこの前フレーム10Aは操向軸筒カバー106Aに上方へ開閉可能な荷物箱116を持つ。図9に示す第3の実施例は、同様に異なる前フレーム10Bを後フレーム12に組合せたものであり、アップハンドル型の操向ハンドル20Bの間に、買物かご118を取付けたものである。
【0030】
また図10に示す第4の実施例は、折畳み可能な前フレーム10Cを後フレーム12に組合せたものである。すなわち前フレーム10Cのトップチューブ120の後端をシートチューブ18Cの上部に軸着する一方、その前端をヘッドパイプ14Cの上部にボルトで固定した。またダウンチューブ16Cの下端をシートチューブ18C下端に軸着した。
【0031】
従ってトップチューブ120の前端をヘッドパイプ14Cから分離することにより、ダウンチューブ16Cや前輪24等を一体にして図10上で反時計方向へ折畳むことができる。またトップチューブ120も同方向に折畳むことができる。この結果自動車のトランク等に収納して容易に運搬することができる。
【0032】
なお図8の実施例において、ヘッドパイプカバー106Aの側面に、ヘッドパイプと平行に多数のLED(発光ダイオード)122を取付け、これらを点滅させるようにしてもよい。これらLED122の点滅により特に夜間における側方からの視認性が向上し、夜間走行の安全性が向上する。
【0033】
なおLED122は車両の走行に同期させて点滅させてもよい。図11は、走行に同期させて点滅させた場合における人間の眼の残像効果を利用した表示例を示すものである。このようにLED122を走行中に選択的に点滅させ残像効果により点灯中のLEDが上下に連続移動しているように見せることにより走行時に例えば波状に変動する光の帯124を表現させることができ、注意力を一層引き付ける表示とすることができる。
【0034】
図12は第5の実施例の側面図、図13はそのXIII−XIII線展開図である。この実施例では電動モータ36Aを横向きにして伝動機ケース30の上面に取付けた。そしてモータ30Aの回転を歯付きベルト150によって合力軸56Aに伝達するものである。なおこのベルト150が巻掛けられる合力軸56A側のプーリ152には一方向クラッチ154が設けられている。この一方向クラッチ154は、モータ36Aの回転を合力軸56Aに伝えるが、その逆方向の回転は伝えない。またこれらの図12、13においては前記図1、2の対応する部分に同一符号を付したのでその説明は繰り返えさない。
【0035】
この第5の実施例によれば前記第1の実施例に比べてモータ36Aの位置が低くなるので低重心化に適する。特にモータ36Aが低くなることにより電池ケース114も低くできるから、一層低重心化が図り易くなる。
【0036】
図14は第6の実施例の側面図、図15はそのXV−XV線展開図である。この実施例では電動モータ36Bを伝動機ケース30の中にその回転軸を前後方向にして収容した。すなわち前記の各実施例に比較して後輪32Bを小径化するか、前後輪間のホイールベースを長くすることによって合力軸56Bと後輪32Bとの間隔を拡大し、合力軸56Bの後方にモータ36Bを収容するものである。
【0037】
このモータ36Bの回転は、前記第1の実施例と同様に減速小傘歯車70B(図3参照)および減速大傘歯車68B、一方向クラッチ66Bを介して合力軸56Bに伝えられる。これら図14、15においては、図1、2の対応する部分に同一符号を付したのでその説明は繰り返えさない。
【0038】
この第6の実施例によれば、モータ36Bは前記の第5の実施例よりもさらに低くなり、電池ケース114も低くなるから、さらに重心を低くすることができる。
【0039】
図16は第7の実施例の側面図である。この実施例では、図1、2に示した第1の実施例に比べて、電池ケース114Cを後フレーム12Cに取付け、後フレーム12Cと一体化した点が異なる。すなわち伝動機ケース30から立上がる電池保持ブラケット46Cと伝動機ケース30の後端とに後荷台156を固定し、この後荷台156の下面に電池ケース114Cを取付けたものである。
【0040】
この実施例によれば後フレーム12Cを前フレーム10Cから取外せば電池ケース114Cも同時に取外せる。この図では後荷台156および電池ケース114C以外は図1と同じであるから、対応部分に同一符号を付してその説明は繰り返えさない。
【0041】
以上の実施例では、原動機として電動モータ36、36A、36Bを用い、踏力の増減に対応してモータ駆動力を変化させるようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えばモータは踏力と無関係にオン・オフ制御するものであったり、手動のアクセルレバーにより制御するものであったり、人力駆動系と動力駆動系とが独立に後輪を駆動するものであってもよい。
【0042】
また電池は後フレームに設けてもよいが、電池は取外して充電あるいは定期的に交換するものであることを考慮すれば後フレームに限らず前フレームに設けたり、前・後両フレームに跨がって取付けるようにしてもよい。さらに原動機はモータに代えてガソリンエンジンであってもよい。
【0043】
【発明の効果】
請求項1の発明は以上のように、前フレームと後フレームとを分割可能にし、後フレームに後輪、人力駆動系および動力駆動系等を保持したから、後フレームを共通にして前フレームだけを種々に変更するだけで多くのデザイン変更に対応し得る。従って用途、運転者の体格、好み等に応じて前フレームを選択することにより希望のものが容易に得られ、しかも安価である。
【0044】
また動力駆動系は後フレームにまとめられているから、動力駆動系の種々の機器をつなぐ配線やワイヤー類などが短かくなり、構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の側面図
【図2】図1におけるII−II線展開図
【図3】図1における III−III 線断面図
【図4】その動力系統図
【図5】コントローラの機能ブロック図
【図6】補助率の特性図
【図7】この実施例の外観図
【図8】異なる前フレーム組合せた第2の実施例を示す図
【図9】異なる前フレーム組合せた第3の実施例を示す図
【図10】異なる前フレーム組合せた第4の実施例を示す図
【図11】第2の実施例におけるLED表示例を示す図
【図12】第5の実施例の側面図
【図13】そのXIII−XIII線展開図
【図14】第6の実施例の側面図
【図15】そのXV−XV線展開図
【図16】第7の実施例の側面図
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a motorized bicycle having a human-powered drive system and a power drive system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a bicycle with a motor such as an electric motor or a small engine. In the conventional bicycle, the motor and its accessories are discretely mounted on a bicycle frame. For example, one that detects the treading force and changes the driving force of the prime mover in response to the change in the treading force has been considered. Batteries and fuel tanks were individually mounted on the body frame.
[0003]
[Problems of conventional technology]
In a bicycle, various frame shapes and designs are adopted according to the use, the physique of the driver, or the preference. In order to meet such demands, in the above-mentioned conventional vehicle, a bicycle having a different frame and a power drive system device to be mounted on the bicycle must be designed and manufactured again.
[0004]
Therefore, there is a problem that many man-hours are required for design and manufacture, which leads to an increase in the number of parts and an increase in manufacturing cost.
[0005]
In addition, since the devices of the power drive system are discretely arranged with respect to the vehicle body frame, there is also a problem that electric wiring for connecting the devices is long and complicated.
[0006]
[Object of the invention]
The present invention has been made in view of such circumstances, and can easily and inexpensively cope with a use, a physique and a preference of a driver, and shorten and simplify an electric wiring and the like for connecting a power drive system device. It is an object of the present invention to provide a motorized bicycle capable of performing the following.
[0007]
Configuration of the Invention
According to the present invention, an object of the present invention is to provide a motor-equipped bicycle in which both a human-powered drive system using a pedaling force and a power drive system using a prime mover can drive rear wheels, from a head pipe that rotatably holds a front wheel and a steering handle. A front frame having a down tube extending obliquely downward and rearward and a seat tube rising from the rear end of the down tube; and a front portion detachably connected to a lower portion of the down tube of the front frame near the lower portion of the seat tube to extend rearward. With a rear frame that holds the rear wheel at the rear end,
In the rear frame, a crankshaft of a manual drive system is rotatably held across a front portion thereof, and the prime mover is disposed behind the crankshaft, and a resultant force of the manual drive system and the power drive system is provided. Is provided with a transmission device for transmitting the driving force to the rear wheel .
[0008]
【Example】
1 is a side view of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a development view taken along a line II-II, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line III-III in FIG. 1, FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the function of the controller, FIG. 6 is a diagram showing an example of the control characteristic of the auxiliary ratio, and FIG. 7 is an external view of this embodiment.
[0009]
In the bicycle of this embodiment, as shown in FIG. 1, a rear frame 12 is fixed to a substantially U-shaped front frame 10 from behind. The front frame 10 includes a head pipe 14, a down tube 16 extending obliquely downward and rearward therefrom, a seat tube 18 rising from the rear end of the down tube 16, a steering handle 20 rotatably held by the head pipe 14, and It has a front fork 22, a front wheel 24 held by the front fork 22, and a saddle 26 held at the upper end of the seat tube 18.
[0010]
The rear frame 12 is formed of a substantially box-shaped transmission case 30 made of aluminum and integrally formed with a cantilevered rear arm 28. The transmission case 30 includes a rear wheel 32 located at a rear end thereof, A pair of left and right crank arms 34, 34 (see FIG. 2) attached to the front of the case 30, an electric motor 36 (see FIG. 3) attached to the upper surface of the front of the case 30, and a top of the motor 36 The attached batteries 38, 38 are held.
[0011]
The rear frame 12 is bolted to the three brackets 40, 42, 44 fixed to the front frame 10 with bolts 40A, 42A, 44A. That is, the front portion of the transmission case 30 is fixed to the brackets 40 and 42, and the battery holding frame 46 that rises from the upper surface of the transmission case 30 and extends to the upper end of the motor 36 is fixed to the bracket 44. A controller 48 is also attached to the battery holding frame 46, as shown in FIG. The circle lock 50 and the brake 52 are attached to the transmission case 30.
[0012]
As shown in FIGS. 2 and 3, the transmission case 30 is formed in a box shape in which left and right halves 30a and 30b are put together, and a crank shaft 54 penetrates the case 30 and the crank arms 34 and 34 are provided at both ends thereof. Fixed. In the case 30, a resultant shaft 56 is rotatably held diagonally above and behind the crankshaft 54. The rotation of the crankshaft 54 is transmitted to the resultant shaft 56 by a toothed belt 58. A one-way clutch 62 is mounted on the pulley 60 on the crankshaft 54 side around which the belt 58 is wound, as shown in FIG. The clutch 62 transmits the rotation of the crankshaft 54 to the pulley 60 but does not transmit the rotation in the opposite direction.
[0013]
A treading force sensor 64 is attached to the tight side of the belt 58 as shown in FIG. The depression force sensor 64 is provided with an idle roller for absorbing the slack rolling contact with the belt 58, it detects the tension i.e. pedaling force F L of the belt 58 from the displacement amount of the idle roller.
[0014]
A large reduction bevel gear 68 is attached to the resultant shaft 56 via a one-way clutch 66, and a small reduction bevel gear 70 driven by the motor 36 meshes with this gear 68. For this reason, the rotation of the motor 36 is transmitted to the resultant shaft 56 via the one-way clutch 66 and the reduction portion 72 including the gears 68 and 70. The rotation transmission from the resultant shaft 56 to the motor 36 is interrupted by the clutch 66.
[0015]
A driving sprocket 74 is integrally fixed to the left end of the resultant shaft 56, and a driven sprocket 80 is attached to a hub 76 of the rear wheel 32 via a one-way clutch 78. The one-way clutch 78 transmits the rotation of the resultant shaft 56 to the rear wheel 32, but does not transmit the rotation in the opposite direction. A chain 82 passing through the rear arm 28 of the case 30 is wound around these sprockets 74 and 80. The hub 76 may be provided with a transmission.
[0016]
In FIG. 4, reference numeral 84 denotes a vehicle speed sensor, which can be provided, for example, on the hub 86 of the front wheel 24 shown in FIG. The vehicle speed sensor 84 may be provided in the middle of the manual drive system (see the phantom line in FIG. 4). A pedal force F L to the depression force sensor 64 detects, from the vehicle speed S that the vehicle speed sensor 84 detects is input to the controller 48. The controller 48 controls the motor current in response to changes in the pedal force F L, and controls the output F M of the motor 36.
[0017]
Here, since the reduction ratios of the manual drive system and the electric drive system are different, the drive force on the rear wheel 32 is different even if the pedal force applied to the crank arm 34 and the output of the motor 36 are the same. Here To unaffected by differences in the speed reduction ratio is each pedal force F L and the motor output F M is assumed to represent the driving force applied to the rear wheel 32.
[0018]
As shown in FIG. 5, the controller 48 includes a CPU 90, a memory 92, a motor power control unit 94, and various other devices. The CPU 90 has a travel control means 96, a start determination means 98, and various control means having other functions.
[0019]
Running control means 96 based on the pressing force F which is input from the crank arm 34, the motor output which changes in synchronization with the period of pedaling force F L (torque) to output F M = η · F L. That outputs a PWM (pulse width control) signal which changes the duty ratio corresponding to the pedal force F L to the motor power control unit 94. Here, the auxiliary ratio η changes as shown in FIG. 6, which will be described later. Motor power control unit 94 supplies the motor current to be turned on and off at the duty ratio to the motor 36 to generate a predetermined output F M.
[0020]
The start determining means 98 determines a speed range from the start of the bicycle to a speed at which the bicycle can stably run independently as a low speed range. In this embodiment, based on the vehicle speed S output from the vehicle speed sensor 84, as shown in FIG. 6, a range during acceleration from S ≒ 0 to about 6 km / h (points a → b in the figure) is reduced to a low speed range (L). ). Note that only the low speed range (L) at the time of starting is determined, and it is not necessary to determine this low speed range (L) at the time of deceleration immediately before stopping. In FIG. 5, 100 is a main switch, and 102 is a brake switch.
[0021]
The travel control means 96 changes the auxiliary ratio η with respect to the vehicle speed S as shown in FIG. That is, when the start determining means 98 determines that the vehicle is in the low speed range (L) during starting, the traveling control means 96 sets the auxiliary rate η to the auxiliary rate η M (for example, 1.0) in the medium speed area (M). Increase about 3 times. Here, the middle speed range (M) is in the range of about 6 to 15 km / h (point b → d in the figure), and the initial range (about 6 to 8 km / h) of the middle speed range (M) (point b in the figure). In (c), the auxiliary rate η smoothly changes from the low-speed auxiliary rate η L ≒ 3.0 to the medium-speed auxiliary rate η M ≒ 1.0.
[0022]
When the vehicle speed S becomes 15 km / h or more, the vehicle enters the high-speed region (H). In this speed region (points d → e in the drawing), the auxiliary ratio η H gradually decreases as the vehicle speed S increases. The auxiliary rate η H may be decreased linearly as shown in FIG. 6, or may be decreased nonlinearly.
[0023]
In this way, the start determining means 98 determines the low speed range (L, point a → b) at the time of starting, and the traveling control means 96 increases the auxiliary rate η L approximately three times in this range. And quickly reaches a stable vehicle speed (for example, about 6 km / h) at which the vehicle can travel independently. Therefore, even when a person with weak leg strength gets on the vehicle or starts on a slope, the period during which the vehicle body fluctuates during starting is shortened, and the vehicle can start stably.
[0024]
Since the start determining means 98 does not determine the low speed range (L) at the time of deceleration, the traveling control means 96 maintains the auxiliary rate η L0 at this time equal to the auxiliary rate η M in the medium speed area (M) (FIG. 6). At point c → f). Therefore without subsidy rate η is increased when decelerating to stop unnecessarily motor output F M no longer increases. This determination as to whether or not the vehicle is decelerating can be made by monitoring the vehicle speed S, but may be made based on the fact that the brake switch 102 has been turned on (braking operation).
[0025]
The bicycle configured as described above is covered with a vehicle body cover as shown in FIG. In FIGS. 1 and 7, reference numeral 104 denotes a front fender fixed to the front fork 22, and covers a front wheel 24. Reference numerals 106 and 108 are head pipe covers that cover the head pipe 14 from front and rear. The down tube 16 and the seat tube 18 are covered by a main cover 110 from above, and the front end of the main cover 110 is continuous with the head pipe covers 106 and 108.
[0026]
The rear frame 12 has a rear fender 112 that covers the rear wheel 32, and a front portion of the rear fender 112 is continuous with the front upper surface of the transmission case 30 while covering the motor 36 and the controller 48 from left and right. The batteries 38 are accommodated in a battery case 114 and are detachably fixed to the bracket 46 and the seat tube 18 together with the battery case 114.
[0027]
That is, the upper portion of the battery case 114 is locked by the seat tube 18 and the bottom portion is locked to the bracket 46 by the battery case lock 114a. A grip bar 114b is provided on the upper surface of the battery case 114 so as to extend between a pair of right and left standing walls. The grip bar 114b is used when attaching / detaching the battery case 114 and carrying the battery, and is also used when manipulating the vehicle body when the battery case 114 is fixed to the vehicle body.
[0028]
According to this embodiment, since the rear frame 12 is connected to the brackets 40, 42, and 44 provided on the front frame 10 with the bolts 40A, 42A, and 44A, by removing these bolts 40A, 42A, and 44A. The front frame 10 and the rear frame 12 can be easily separated. Therefore, by changing the rear frame 12 having all the driving systems by the crank arm 34 and the motor 36 to be common and changing only the front frame 10, it is possible to cope with a design change in a considerably wide range.
[0029]
The second embodiment shown in FIG. 8 is such that the different front frame 10A is combined with the rear frame 12 to provide a bicycle for commuting. Here, the front frame 10A has a luggage box 116 that can be opened and closed upward on the steering barrel cover 106A. In the third embodiment shown in FIG. 9, a different front frame 10B is similarly combined with the rear frame 12, and a shopping basket 118 is mounted between the steering handles 20B of the up-handle type.
[0030]
In the fourth embodiment shown in FIG. 10, a foldable front frame 10C is combined with a rear frame 12. That is, the rear end of the top tube 120 of the front frame 10C was axially mounted on the upper part of the seat tube 18C, and the front end was fixed to the upper part of the head pipe 14C with bolts. The lower end of the down tube 16C was pivotally mounted on the lower end of the seat tube 18C.
[0031]
Therefore, by separating the front end of the top tube 120 from the head pipe 14C, the down tube 16C, the front wheel 24 and the like can be integrally folded counterclockwise in FIG. Also, the top tube 120 can be folded in the same direction. As a result, it can be easily transported while being stored in the trunk of the automobile or the like.
[0032]
In the embodiment of FIG. 8, a large number of LEDs (light emitting diodes) 122 may be attached to the side of the head pipe cover 106A in parallel with the head pipe, and these may be turned on and off. The blinking of these LEDs 122 improves the visibility from the side especially at night, and improves the safety of night driving.
[0033]
Note that the LED 122 may blink in synchronization with the running of the vehicle. FIG. 11 shows an example of display using the afterimage effect of the human eye when blinking in synchronization with running. In this manner, the LED 122 is selectively turned on and off during running, and the lit LED appears to be continuously moving up and down due to the afterimage effect, so that a light band 124 that fluctuates, for example, in a wave shape during running can be expressed. Thus, a display that further attracts attention can be provided.
[0034]
FIG. 12 is a side view of the fifth embodiment, and FIG. 13 is a development view taken along the line XIII-XIII. In this embodiment, the electric motor 36A is mounted on the upper surface of the transmission case 30 in a horizontal direction. The rotation of the motor 30A is transmitted to the resultant shaft 56A by the toothed belt 150. A one-way clutch 154 is provided on the pulley 152 on the resultant shaft 56A side around which the belt 150 is wound. The one-way clutch 154 transmits the rotation of the motor 36A to the resultant shaft 56A, but does not transmit the rotation in the opposite direction. In FIGS. 12 and 13, the same reference numerals are given to the corresponding parts in FIGS. 1 and 2, and therefore, description thereof will not be repeated.
[0035]
According to the fifth embodiment, the position of the motor 36A is lower than that of the first embodiment, so that it is suitable for lowering the center of gravity. In particular, since the battery case 114 can be lowered by lowering the motor 36A, the center of gravity can be further reduced.
[0036]
FIG. 14 is a side view of the sixth embodiment, and FIG. 15 is an XV-XV line development view thereof. In this embodiment, the electric motor 36B is housed in the transmission case 30 with its rotating shaft in the front-rear direction. That is, the distance between the resultant shaft 56B and the rear wheel 32B is increased by reducing the diameter of the rear wheel 32B or increasing the wheelbase between the front and rear wheels as compared with the above-described embodiments, and It accommodates the motor 36B.
[0037]
The rotation of the motor 36B is transmitted to the resultant shaft 56B via the reduction bevel gear 70B (see FIG. 3), the reduction bevel gear 68B, and the one-way clutch 66B, as in the first embodiment. 14 and 15, corresponding portions in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and therefore description thereof will not be repeated.
[0038]
According to the sixth embodiment, the motor 36B is lower than the fifth embodiment, and the battery case 114 is also lower, so that the center of gravity can be further lowered.
[0039]
FIG. 16 is a side view of the seventh embodiment. This embodiment is different from the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the battery case 114C is attached to the rear frame 12C and integrated with the rear frame 12C. That is, the rear carrier 156 is fixed to the battery holding bracket 46C rising from the transmission case 30 and the rear end of the transmission case 30, and the battery case 114C is attached to the lower surface of the rear carrier 156.
[0040]
According to this embodiment, if the rear frame 12C is detached from the front frame 10C, the battery case 114C can be detached at the same time. 1 is the same as FIG. 1 except for the rear loading platform 156 and the battery case 114C, the corresponding portions are denoted by the same reference characters, and description thereof will not be repeated.
[0041]
In the above embodiment, the electric motors 36, 36A, and 36B are used as the prime movers, and the motor driving force is changed according to the increase or decrease of the pedaling force. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the motor is on / off controlled irrespective of the pedaling force, it is controlled by a manual accelerator lever, or the manpower drive system and the power drive system drive the rear wheels independently. Good.
[0042]
The battery may be provided on the rear frame.However, considering that the battery is to be removed and charged or replaced periodically, the battery is not limited to the rear frame but may be provided on the front frame or straddling both the front and rear frames. May be attached. Further, the prime mover may be a gasoline engine instead of the motor.
[0043]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the front frame and the rear frame can be divided, and the rear frame holds the rear wheels, the manual drive system, the power drive system, and the like. Can be coped with many design changes simply by changing variously. Therefore, a desired one can be easily obtained by selecting the front frame according to the use, the physique and the preference of the driver, and the cost is low.
[0044]
Further, since the power drive system is integrated in the rear frame, wiring and wires connecting various devices of the power drive system are shortened, and the configuration is simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a development view taken along line II-II in FIG. 1 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1 FIG. 5] characteristic diagram of a functional block diagram of the controller [6] subsidy rate [7] different views 9 showing a second embodiment in combination with different pre-frame external view 8 of this embodiment Figure 12 showing an LED display example in the third diagram showing an embodiment of FIG. 11 to FIG. 10 shows a fourth embodiment in combination with different pre-frame second embodiment in combination with the previous frame FIG. 13 is a side view of the fifth embodiment. FIG. 13 is a development view of the XIII-XIII line. FIG. 14 is a side view of the sixth embodiment. FIG. 15 is a development view of the XV-XV line. Example side view

Claims (2)

踏力による人力駆動系と原動機による動力駆動系とが共に後輪を駆動可能にした原動機付き自転車において、前輪および操向ハンドルを回動自在に保持するヘッドパイプから斜め下後方へのびるダウンチューブとこのダウンチューブ後端から立上がるシートチューブとを有する前フレームと、この前フレームのダウンチューブ下端からシートチューブ下部付近に前部が着脱可能に結合されて後方へのび後端に後輪を保持する後フレームとを備え、
前記後フレームには、その前部を人力駆動系のクランク軸が横断して回転自在に保持されると共にこのクランク軸の後方に前記原動機が配設され、前記人力駆動系および動力駆動系の合力を後輪に伝える伝動装置が設けられていることを特徴とする原動機付き自転車。
In a motorized bicycle in which a human-powered drive system by a treading force and a power drive system by a prime mover can drive rear wheels, a down tube extending diagonally downward and rearward from a head pipe that rotatably holds a front wheel and a steering wheel is provided. A front frame having a seat tube rising from the rear end of the down tube, and a front portion detachably coupled to a lower portion of the seat tube from a lower end of the down tube of the front frame to extend rearward and hold a rear wheel at a rear end. With a frame,
In the rear frame, a crankshaft of a manual drive system is rotatably held across a front portion thereof, and the prime mover is disposed behind the crankshaft, and a resultant force of the manual drive system and the power drive system is provided. A motorized bicycle provided with a transmission device for transmitting power to a rear wheel .
後フレームは前後に長い略箱状のケースで形成され、このケース内に足踏みペダルと原動機との駆動力を後輪に伝える伝動装置が収容され、このケースの後端に後輪が保持されている請求項1の原動機付き自転車。The rear frame is formed of a substantially box-shaped case that is long in the front and back, and a transmission that transmits the driving force of the foot pedal and the prime mover to the rear wheel is housed in this case, and the rear wheel is held at the rear end of this case. The motorized bicycle of claim 1.
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