特開 2025-28467 電動三輪自転車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025028467

(43)【公開日】2025-03-03

(54)【発明の名称】電動三輪自転車

(51)【国際特許分類】

   B62K 5/10 20130101AFI20250221BHJP

   B62K 5/05 20130101ALI20250221BHJP

   B62K 5/027 20130101ALI20250221BHJP

   B62J 45/413 20200101ALI20250221BHJP

   B62J 45/412 20200101ALI20250221BHJP

【ＦＩ】

B62K5/10

B62K5/05

B62K5/027

B62J45/413

B62J45/412

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023133302

(22)【出願日】2023-08-18

(71)【出願人】

【識別番号】520462713

【氏名又は名称】産業機電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100146020

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 善光

(72)【発明者】

【氏名】武田 軍三

【テーマコード（参考）】

3D011

【Ｆターム（参考）】

3D011AA02

3D011AD01

(57)【要約】

【課題】簡単な操作で、押し歩き時の電動モータ制御に変えることができる電動三輪自転車を提供することを課題とする。
【解決手段】ハンドルポストから絶縁部材を挟入させて突設された突起状の導電性ゴムと、ハンドルポストに上下方向に回動自在に一端部を連結された、導電性ゴムとの当接範囲に導電性被膜が被覆された横アームと、ハンドルバーの端部に設けた、前方向及び後方向に回転可能で後方向に回すと出力増となる補助出力調整グリップと、補助出力調整グリップの回転角を検出する回転角検出器と、車速を検出する車速センサとを備え、制御部が、導電性ゴムに電流が流れたことを検知し、車速センサが所定の車速以下であることを検出したときに、回転角検出器の回転角に基づいて電動モータの出力トルクを制御して押し歩き速度を所定速度以下で可変させて出力させる電動三輪自転車により課題解決できた。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータを備えた前二輪の電動三輪自転車であって、
ハンドルポストに固定された横設部材の左右方向先端部近傍の下面に絶縁部材を挟入させて突設された突起状の導電性ゴムと、
前記ハンドルポストの前記横設部材より下方に上下方向に回動自在に一端部を連結され、前二輪の左前車輪又は右前車輪と連結した縦アームに上下方向に回動自在に他端部を連結された、前記導電性ゴムとの当接範囲に導電性被膜が被覆された横アームと、
左側のハンドルバーの端部に設けた、前方向及び後方向に回転可能で後方向に回すと出力増となる補助出力調整グリップと、
前記補助出力調整グリップの回転角を検出する回転角検出器と、
車速を検出する車速センサと、
少なくとも前記導電性ゴム、前記回転角検出器、前記車速センサ及び前記電動モータと接続された制御部と、を備え、
前記制御部が、前記導電性ゴムに電流が流れていることを検知し、前記車速センサが所定の車速以下であることを検出している状態で、前記回転角検出器の回転角に応じて、押し歩き速度を前記回転角小時の低速から前記回転角最大時の所定限度速度にまで可変させるように前記電動モータの出力トルクを制御することを特徴とする電動三輪自転車。

【請求項2】

前記制御部が、前記導電性ゴムに電流が流れたことを最初に検知した後は、一定時間間隔で所定回数連続してオフ検知をしない限り、前記導電性ゴムに電流が流れている状態を制御的に維持させることを特徴とする請求項１に記載の電動三輪自転車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走行時のペダルを踏む力を軽減でき、押し歩き時の押す力を軽減できる前二輪の電動三輪自転車に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電動モータを備える電動自転車であって、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第１補助駆動力を付加して走行する第１モードと、車体に、前記電動モータによる第２補助駆動力を付加して押し歩く、又は前記第２補助駆動力を付加して自走させる第２モードとを切り替えて実行する制御部と、前記電動自転車を操作する人を検知する人検知センサとを備え、前記制御部は、前記第２モードが実行中の場合に、前記人検知センサによって検知された人と前記電動自転車との位置関係に基づいて、前記第２補助駆動力を調整する電動自転車が開示されている。

【0003】

特許文献２には、電動モータを備える電動自転車であって、ペダルへの踏力に基づく人力駆動力に、前記電動モータによる第一補助駆動力を付加して走行する第一モードと、前記電動モータによる第二補助駆動力を車体への押力に付加して押し歩く、又は前記第二補助駆動力を付加して自走させる第二モードとを切り替えて実行する制御部と、 前記第二モードを実行するための操作を受け付ける操作部と、ユーザが着座するサドルであって、当該サドルの座面が正規の位置にある正規姿勢と、前記サドルの座面が正規の位置から離れた非正規姿勢とで切替可能なサドルと、を備え、前記制御部は、前記操作部が前記操作を受け付けると前記第二モードを実行し、前記操作部は、前記サドルが前記正規姿勢である場合には隠れており、前記サドルが前記非正規姿勢である場合には露出する箇所に配置されている電動自転車が開示されている。

【0004】

特許文献３には、左右両端部が略後方に延びるように形成されたハンドルバーと、このハンドルバーの左右両端部の軸方向に沿ってスライド可能に設けられたスライドグリップと、上記各スライドグリップの軸方向前方への押圧力を検出する押圧力検出手段と、上記押圧力検出手段から入力されるスライドグリップの押圧力に基づいて人力による車体の押し歩き駆動力を算出し、この押し歩き駆動力の大きさに対応した押し歩き補助力を電動モーターに出力させる押し歩きモーター制御を実行するようにプログラムされたコントローラーとを備えて構成したことを特徴とする電動補助自転車が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１２３４７４号公報

【特許文献2】特開２０２０－８２９７８号公報

【特許文献3】特開平１１－５９５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１～３の発明は、前二輪の三輪電動自転車を通常走行モードから押し歩きモードにするには、手動スイッチとサドルを上下方向に傾けたか否かを検出するセンサーとがＯＮしたときに切り替えたり、手動スイッチとサドルと人の頭の前後方向の位置関係をセンサーとがＯＮしたときに切り替えたり、ペダル踏力センサ、左右グリップ押圧力センサ、車速センサ及びサドルスイッチとがＯＮしたときに切り替えたりするシステムであるので、制御が複雑であり、操作するのが煩わしいという問題があった。

【0007】

本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、簡単な操作で、通常走行時の電動モータ制御状態から押し歩き時の電動モータ制御状態に変えることができる電動三輪自転車を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の電動三輪自転車は、電動モータを備えた前二輪の電動三輪自転車であって、ハンドルポストに固定された横設部材の左右方向先端部近傍の下面に絶縁部材を挟入させて突設された突起状の導電性ゴムと、前記ハンドルポストの前記横設部材より下方に上下方向に回動自在に一端部を連結され、前二輪の左前車輪又は右前車輪と連結した縦アームに上下方向に回動自在に他端部を連結された、前記導電性ゴムとの当接範囲に導電性被膜が被覆された横アームと、左側のハンドルバーの端部に設けた、前方向及び後方向に回転可能で後方向に回すと出力増となる補助出力調整グリップと、前記補助出力調整グリップの回転角を検出する回転角検出器と、車速を検出する車速センサと、少なくとも前記導電性ゴム、前記回転角検出器、前記車速センサ及び前記電動モータと接続された制御部と、を備え、前記制御部が、前記導電性ゴムに電流が流れていることを検知し、前記車速センサが所定の車速以下であることを検出している状態で、前記回転角検出器の回転角に応じて、押し歩き速度を前記回転角小時の低速から前記回転角最大時の所定限度速度にまで可変させるように前記電動モータの出力トルクを制御することを特徴とする。

【0009】

請求項２に記載の電動三輪自転車は、請求項１において、前記制御部が、前記導電性ゴムに電流が流れたことを最初に検知した後は、一定時間間隔で所定回数連続してオフ検知をしない限り、前記導電性ゴムに電流が流れている状態を制御的に維持させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

請求項１に記載の発明は、使用者が、ハンドルバーを両手で掴んでハンドルポストを傾斜させて、補助出力調整グリップを使用者の意思で後方向に回転させるという簡易な動きだけで容易に電動三輪自転車を押し歩きすることができる。

【0011】

請求項２に記載の発明は、導電性ゴムと横アームとの間で道路が凸凹のときにチャタリングが発生することが懸念されるが、一定時間間隔で所定回数連続してオフ検知をしたときのみ前記電動モータをオフにするので、道路が凸凹であっても安定した補助出力を出させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の電動三輪自転車の左側面視概要説明図である。

【図2】本発明の電動三輪自転車の正面視概要説明図である。

【図3】ハンドルポストを左側に傾斜させたときの正面視概要説明図である。

【図4】導電性ゴムと横アームとの関連の説明図で、（ａ）は図２におけるＡ部拡大図でハンドルポストが直立状態で非接触時の説明図で、（ｂ）は図３におけるＢ部拡大図でハンドルポストが左側に傾斜されて当接した時の説明図である。

【図5】本発明の電動三輪自転車の押し歩きモードに関連する部位のブロック図である。

【図6】本発明の電動三輪自転車の押し歩きモードの制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の電動三輪自転車１は、図１又は図５に示すように、電源スイッチ６１をオンさせて、使用者がサドル７１に着座してペダル７２を回転させてペダル踏力トルクセンサ６３のトルクの大きさや車速センサ１２の速さに応じて電動モータ２の出力を調整して走行する通常走行時のアシシトモードの電動モータ制御と、使用者がサドル７１に着座せず電動三輪自転車１を押しながら歩くときの押し歩きモードの補助的な電動モータ制御をすることができる。前記アシストモードは、例えば上り坂等で使用する強モード、平坦路で使用する弱モードを操作釦６２で設定する等でき、最大走行速度を１６ｋｍ／ｈ以上ではアシストモードを使用できないように設定することもできる。車速等の必要な表示は表示部６４に表示される。

【0014】

本発明の電動三輪自転車１は、図１に示すように、前二輪の電動三輪自転車１であり、車体フレーム９、前記車体フレーム９の中央部上端に設けたサドル７１、前記車体フレーム９の中央部下端に設けたクランクギア部７３及びペダル７２、クランクギア部７３と後輪を連結するチェーン７４、前記車体フレーム９の中央部又はハンドルポスト２０側に着脱自在に取り付けられるバッテリー２８、クランク周りや前輪又は後輪等に取り付けられる電動モータ２、前記車体フレーム９の前端部に取り付けられた筒状の金属製のハンドルポスト２０、前記ハンドルポスト２０の中に挿入された金属製の操向軸２１、前記操向軸２１の上端に固定したハンドルバー２２、前記ハンドルバー２２の端部に設けたハンドルグリップ２３及びブレーキレバー２４等を備えている。左側の前記ハンドルバー２２の端部のハンドルグリップ２３は、前方向又は後方向に手動で回転自在の補助出力調整グリップ６にしている。

【0015】

そして、本発明の電動三輪自転車１は、車体の傾斜に影響されることなく最適な操舵性を有するために、図２に示すように、右前車輪３１の車輪軸に固定された右縦アーム５１ａ、左前車輪３２の車輪軸に固定された左縦アーム５１ｂ、ハンドルポスト２０に上下方向に回動自在に一端部を連結され、右縦アーム５１ａの上端部に上下方向に回動自在に他端部を連結された右横アーム５ａ、ハンドルポスト２０に上下方向に回動自在に一端部を連結され、左縦アーム５１ｂの上端部に上下方向に回動自在に他端部を連結された左横アーム５ｂ、ハンドルポスト２０に上下方向に回動自在に中央部を連結され、左縦アーム５１ｂの下端部及び右縦アーム５１ａの下端部に上下方向に回動自在に左右端部を連結された下横設アーム５２を有する略リンク部５０を備えている。

【0016】

本発明の電動三輪自転車１は、使用者が電動三輪自転車１を押しながら歩くときの押す力の補助をする技術である。発明者は、使用者が電動三輪自転車１を押し歩くときにハンドルポスト２０を自分側に傾け自分の前に近づけた方がハンドルバー２４を前方に押しやすいことに着目して本発明を想到した。

【0017】

本発明の電動三輪自転車１は、図１～図４に示すように、電動モータ２を備えた前二輪の電動三輪自転車１であって、ハンドルポスト２０に固定された横設部材３の左右方向先端部近傍の下面に絶縁部材１９を挟入させて突設された突起状の導電性ゴム４と、前記ハンドルポスト２０の前記横設部材３より下方に上下方向に回動自在に一端部を連結され、前二輪の左前車輪３１又は右前車輪３２と連結した縦アーム５１ａ、５１ｂに上下方向に回動自在に他端部を連結された、前記導電性ゴム４との当接範囲に導電性被膜１８が被覆された横アーム５ｂと、左側のハンドルバー２２の端部に設けた、前方向及び後方向に回転可能で後方向に回すと出力増となる補助出力調整グリップ６と、前記補助出力調整グリップ６の回転角を検出する回転角検出器１１と、車速を検出する車速センサ１２と、少なくとも前記導電性ゴム４、前記回転角検出器１１、前記車速センサ１２及び前記電動モータ２と接続された制御部１０と、を備え、前記制御部１０が、前記導電性ゴム４に電流が流れていることを検知し、前記車速センサ１２が所定の車速以下であることを検出している状態で、前記回転角検出器１１の回転角に応じて、押し歩き速度を前記回転角小時の低速から前記回転角最大時の所定限度速度にまで可変させるように前記電動モータ２の出力トルクを制御する。

【0018】

まず、使用者がハンドルポスト２０を使用者側に傾けたことを検知する手段は、ハンドルポスト２０に固定された横設部材３の左右方向先端部近傍の下面に絶縁部材１９を挟入させて突設された突起状の導電性ゴム４と、前記ハンドルポスト２０の前記横設部材３より下方に上下方向に回動自在に一端部を連結され、前二輪の左車輪軸又は右車輪軸と連結した縦アーム５１ａ、５１ｂに上下方向に回動自在に他端部を連結された、前記導電性ゴム４との当接範囲に導電性被膜１８が被覆された横アーム５ａ、５ｂとが接触することにより電流が流れて検知する。

【0019】

立設されたハンドルポスト２０に横方向に長尺状の金属製の横設部材３を締結手段等で固定し、前記横設部材３の左右方向先端部近傍の下面に電気絶縁性を有した絶縁部材１９を挟入させて、下方に尖った形状の突起状の導電性ゴム４を突設させる。前記横設部材３と前記導電性ゴム４とは前記絶縁部材１９により電気的絶縁状態が維持される。前記導電性ゴム４は制御部１０と配線で接続されている。

【0020】

前記導電性ゴム４は、ブラックカーボンや金属などの導電性材料にゴムをマトリックスとして使用した複合導電材料であり柔軟性や振動吸収性を有するので、接点部材として使用した。ゴムとしては、例えばシリコーンゴムが使用される。

【0021】

また、前記ハンドルポスト２０の前記横設部材３より下方に上下方向に回動自在に一端部を連結され、前二輪の左前車輪３１又は右前車輪３２と連結した縦アーム５１ａ、５１ｂに上下方向に回動自在に他端部を連結された、横アーム５ａ、５ｂを備える。前記横アーム５ａ、５ｂは、前記略リンク部５０の構成部品であり、使用者が押し歩くときに傾ける側は左側が多いと仮定し、以下は左横アーム５ｂが前記導電性ゴム４に当接する場合を記載する。

【0022】

前記横アーム５ｂは、金属製であり、前記車体フレーム９と連結された前記ハンドルポスト２０に導電可能に連結されているので、アースとしての機能を有する。前記アースとしての機能を発揮させるために、図４に示すように、前記導電性ゴム４と接触する範囲には導電性被膜１８を施工する。前記導電性被膜１８としては、ニッケルめっき、金めっき、銀めっき、銅めっき等の導電性めっき、銀やニッケル銅等の導電性のある金属を使用した導電性塗装などがある。

【0023】

前記ハンドルポスト２０が図３に示すように傾斜され、図４（ｂ）に示すように前記導電性ゴム４が前記横アーム５ｂに当接すると電流が流れ、傾斜が検知される。しかし、凹凸のある地面上を押し歩き時に前記導電性ゴム４と前記横アーム５ｂ間でチャタリング現象が生じて制御が不安定になる可能性がある。よって、制御部１０は、前記導電性ゴム４に電流が流れたことを最初に検知した後は、一定時間間隔で所定回数連続してオフ検知をしない限り、前記導電性ゴム４に電流が流れている状態を制御的に維持させる。

【0024】

例えば、１秒間隔でオフ検知を連続して３回検知したときのみ前記電動モータ２をオフ制御するようにすることもでき、０．５秒間隔でオフ検知を連続して２回検知したときのみ前記電動モータ２をオフ制御するようにすることもできる。前記所定の間隔又は所定の連続回数は任意に設定できる。

【0025】

前記補助出力調整グリップ６は、左側のハンドルバー２２の端部に設け、使用者が手で握って前方向又は後方向に回転させる。前記補助出力調整グリップ６には、常時前方向に回転させる付勢力を有する弾性体を設け、前記補助出力調整グリップ６の回転角を検出する回転角検出器１１を設けている。制御部１０は、前方向端に位置するときは前記電動モータ２を駆動させる信号を出さないようにし、後方向に回転させると回転角度によって前記電動モータ２の出力を上げ電動三輪自転車１の走行速度を徐々に上げるように制御する。

【0026】

前記車速センサ１２は、例えばホールセンサなどがあり、電動三輪自転車１の車速を測定可能なセンサであればいずれでもよい。前記車速センサ１２からの車速信号は制御部１０に送られる。

【0027】

前記制御部１０は、図５に示すように、少なくとも電源スイッチ６１、操作釦６２、踏力トルクセンサ６３、車速サンサ１２、導電性ゴム４、回転角検出器１１、バッテリー２８、電動モータ２、表示部６４と接続されている。

【0028】

前記制御部１０は、図６に示すように、電源スイッチオンステップ１０１で作動し、図２に示すように前記ハンドルポスト２０が直立状態のときは導電性ゴム回路ステップ１０２では前記導電性ゴム４には電流が流れないのでアシストモード制御ステップ１０７を実行する。

【0029】

図４（ａ）に示すように、前記導電性ゴム４が前記横アーム５ｂと離隔状態から、図３に示すように前記ハンドルポスト２０が傾けられると、図４（ｂ）に示すように、前記制御部１０と接続された前記導電性ゴム４がアース側の前記横アーム５ｂに当接し、電流が前記導電性ゴム４からアース側の前記横アーム５ｂに流れる。すると、導電性ゴム回路ステップ１０２は通電状態になる。

【0030】

次に、車速センサ検出ステップ１０３では、歩行速度以下か、歩行速度を超える車速かを検出する。例えば、押し歩き時の車速を最大６ｋｍ／ｈと設定すると、車速センサ検出ステップ１０３における判断の基準車速を８ｋｍ／ｈに設定する。前記制御部１０は、車速が８ｋｍ／ｈ以上であれば補助出力なしで押し歩きのモードになるように制御し、車速が８ｋｍ／ｈ未満の場合は補助出力ありの押し歩きのモードになるようにする。

【0031】

次に、回転角検出ステップ１０４である。回転角検出ステップ１０４においては、左側のハンドルバー２２の端部に設けた、前方向及び後方向に回転可能で後方向に回すと出力増となる補助出力調整グリップ６を使用者が手で回す。前記補助出力調整グリップ６には、常時前方向に回転させる付勢力を有する弾性体が設けられ、手で後方向に回さないときは前記補助出力調整グリップ６の回転角の位置は前端に位置するので前記電動モータ２を作動させる信号をでないようにしている。よって、前記回転角検出器１１が検出した角度が０°のときは、前記制御部１０は、使用者は自らの押す力のみで電動三輪自転車１を推し進めるという補助出力なし押し歩きモード１０６になる制御をする。

【0032】

使用者が手で前記補助出力調整グリップ６を後方向に回すと、制御部１０は、その回した角度を前記回転角検出器１１から読み取り、車速を最大６ｋｍ／ｈとして、前記補助出力調整グリップ６の回した回転角に応じて０～６ｋｍ／ｈの範囲で少しずる可変させるように電動モータ２を作動させ、補助出力を伴う押し歩きモードの制御が実行される。

【符号の説明】

【0033】

１ 電動三輪自転車
２ 電動モータ
３ 横設部材
４ 導電性ゴム
５ 横アーム
６ 補助出力調整グリップ
９ 車体フレーム
１０ 制御部
１１ 回転角検出器
１２ 車速センサ
１８ 導電性被膜
１９ 絶縁部材
２０ ハンドルポスト
２１ 操向軸
２２ ハンドルバー
２３ ハンドルグリップ
２４ ブレーキレバー
２８ バッテリー
３１ 右前車輪
３２ 左前車輪
５０ 略リンク部
５１ 縦アーム
５２ 下横設アーム
６１ 電源スイッチ
６２ 操作釦
６３ 踏力トルクセンサ
６４ 表示部
７１ サドル
７２ ペダル
７３ クランクギア部
７４ チェーン
１０１ 電源スイッチオン
１０２ 導電性ゴム回路
１０３ 車速センサ検出
１０４ 回転角検出
１０５ 補助出力を伴う押し歩き
１０６ 補助出力なし押し歩き
１０７ アシストモード制御

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】