特表 2017-537835 電気的に援助される人力車両用ドライブトレーンシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2017-537835(P2017-537835A)

(43)【公表日】2017年12月21日

(54)【発明の名称】電気的に援助される人力車両用ドライブトレーンシステム

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20171124BHJP

   B62M 6/55 20100101ALI20171124BHJP

   B62M 6/60 20100101ALI20171124BHJP

   B62M 9/00 20060101ALI20171124BHJP

   B62M 9/08 20060101ALI20171124BHJP

   B62M 7/12 20060101ALI20171124BHJP

   B62M 17/00 20060101ALI20171124BHJP

   B62M 6/50 20100101ALI20171124BHJP

   B62J 99/00 20090101ALI20171124BHJP

   B62K 5/027 20130101ALI20171124BHJP

【ＦＩ】

   B62M6/45

   B62M6/55

   B62M6/60

   B62M9/00 B

   B62M9/08 A

   B62M7/12

   B62M17/00 C

   B62M6/50

   B62J99/00 J

   B62J99/00 K

   B62K5/027

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-531378(P2017-531378)

(86)(22)【出願日】2015年12月14日

(85)【翻訳文提出日】2017年6月6日

(86)【国際出願番号】CA2015051317

(87)【国際公開番号】WO2016095028

(87)【国際公開日】20160623

(31)【優先権主張番号】14/574,121

(32)【優先日】2014年12月17日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】517199684

【氏名又は名称】ヴェロメトロ モビリティ インク

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(72)【発明者】

【氏名】ファイユ，ジョナサン

(72)【発明者】

【氏名】ベイカー，コディ ジェンセン

(72)【発明者】

【氏名】コーンウェル−モット，ベンジャミン ジョン

【テーマコード（参考）】

3D011

【Ｆターム（参考）】

3D011AA01

3D011AD11

(57)【要約】

運転者によって供給されるペダル動力は、車両の駆動輪に伝えられ、必要時に電動モータ及び変速機によって援助される。第２電動モータは、回生ブレーキ機能と、車両を反対方向に駆動する能力を付加する。第２モータは、また、車両を前方に移動させるために使用されても良く、２つのモータに動力を供給することは、ドライブトレーンシステムの効率、トルク又は動力出力を最適化するために、分割されても良い。フリーホイール機構は、クランクをバックドライブすることなく、第１モータによって車両を前方に駆動させることを可能にする。付加第２フリーホイール機構は、第１モータとクランクをバックドライブすることなく、車両を前方に動かすことを可能にする。
【代表図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人間により回転されるように構成されるクランクと、
前記クランクにより駆動されるシャフトと、
前記シャフトにより駆動されるように構成される駆動輪と、
前記シャフトに動力を供給するように構成される第１のモータと、
前記第１のモータが前記シャフトに動力を供給して前記クランクをバックドライブすることなく前記駆動輪を前方に駆動するように、前記クランクと前記シャフトの間に接続される第１のフリーホイール機構と、
前記駆動輪又はさらなる駆動輪に動力を供給するように構成される第２のモータと、
を備えている人力車両用のドライブトレーンシステム。

【請求項2】

前記駆動輪が前記第１のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように、前記シャフトと前記駆動輪の間に接続される第２のフリーホイール機構をさらに備えている請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項3】

前記第１のモータと前記第２のフリーホイール機構、
前記第２のフリーホイール機構と前記駆動輪、
前記第１のフリーホイール機構と前記第１のモータ、
のうちの一つの組み合わせの間に接続される変速装置をさらに備えている請求項２に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項4】

前記変速装置は無断可変自動変速装置である請求項３に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項5】

前記クランクは前記シャフトを直接駆動する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項6】

前記クランクは、ベルトとチェーンと中間軸のうちの一つ以上を介して、前記シャフトを間接的に駆動する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項7】

前記第１のモータは前記シャフトに動力を直接供給する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項8】

前記第１のモータは、ベルトとチェーンとさらなるシャフトの一つ以上を介して、前記シャフトに動力を間接的に供給する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項9】

前記第２のモータは前記駆動輪に動力を直接供給する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項10】

前記第２のモータは前記さらなる駆動輪に動力を供給する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項11】

前記第２のモータは、ベルト、チェーン又はシャフトを介して、前記駆動輪に動力を間接的に供給する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項12】

前記第２のモータはハブモータである請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項13】

前記第１のフリーホイール機構と前記第１のモータの間に接続される自在継手をさらに備えている請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項14】

前記第２のモータは前記車両を反対方向に駆動するように構成されている請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項15】

ペダルのリズムを検知するように構成されるセンサと、
ペダルのトルクを検知するように構成されるセンサと、
前記第１のモータの速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第２のモータの速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第１のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサと、
前記第２のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサと、
前記変速装置の入力された軸速度を検知するように構成されるセンサと、
前記変速装置の出力された軸速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第１及び第２のモータと、
前記変速装置と、
に接続されるコントローラをさらに備え、
前記コントローラは、前記第１及び第２の両方のモータが前記車両に動力を供給している時に前記第１及び第２のモータの総合効率を最適化するように構成される請求項３に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項16】

前記コントローラは、前記クランクが反対方向に回転している時に前記車両をバックさせるように前記第２のモータを動作させる請求項１５に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項17】

前記第２のモータは、前記車両が停止している時に電気エネルギーを発生する請求項１に記載のドライブトレーンシステム。

【請求項18】

ドライブトレーンシステムを備える三輪車であって、該ドライブトレーンシステムは、
人間により回転されるように構成されるクランクと、
前記クランクにより駆動されるシャフトと、
前記シャフトにより駆動されるように構成される三輪車の駆動輪と、
前記シャフトに動力を供給するように構成される第１のモータと、
前記第１のモータが前記シャフトに動力を供給して前記クランクをバックドライブすることなく前記三輪車の前記駆動輪を前方に駆動するように、前記クランクと前記シャフトの間に接続される第１のフリーホイール機構と、
前記三輪車の前記駆動輪又はさらなる駆動輪に動力を供給するように構成される第２のモータと、
を備えている三輪車。

【請求項19】

前記ドライブトレーンシステムは、前記三輪車の前記駆動輪が前記第１のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように、前記シャフトと前記駆動輪の間に接続される第２のフリーホイール機構をさらに備えている請求項１８に記載の三輪車。

【請求項20】

前記第１のモータと前記第２のフリーホイール機構、
前記第２のフリーホイール機構と前記駆動輪、又は
前記第１のフリーホイール機構と前記第１のモータ、
の間に接続される変速装置をさらに備えている請求項１９に記載の三輪車。

【請求項21】

ペダルのリズムを検知するように構成されるセンサと、
ペダルのトルクを検知するように構成されるセンサと、
前記第１のモータの速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第２のモータの速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第１のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサと、
前記第２のモータにより引き抜かれる電流を検知するように構成されるセンサと、
前記変速装置の入力された軸速度を検知するように構成されるセンサと、
前記変速装置の出力された軸速度を検知するように構成されるセンサと、
前記第１及び第２のモータと、
前記変速装置と、
に接続されるコントローラをさらに備え、
前記コントローラは、前記第１及び第２の両方のモータが前記車両に動力を供給している時に前記第１及び第２のモータの総合効率を最適化するように構成される請求項２０に記載の三輪車。

【請求項22】

第１のモータによりシャフトを駆動することと、
前記第１のモータがクランクをバックドライブすることなく前記シャフトを駆動するように、第１のフリーホイール機構を介して前記シャフトを駆動するクランクを人間によって駆動することと、
第２のモータにより駆動輪を駆動することと、
前記駆動輪と前記さらなる駆動輪の少なくとも一つが前記第１のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように第２のフリーホイール機構を介して前記駆動輪と前記さらなる駆動輪の少なくとも一つを駆動する前記シャフトにより、前記駆動輪とさらなる駆動輪の少なくとも一つを駆動することと、
を含んでいる人力車両に動力を供給するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人力車両に関する。特には、人力の、電気的に援助される車両用ドライブトレーンに関する。

【背景技術】

【0002】

電動ペダル動力車両は、取付モータと、単独の、又は、ペダルを踏むことを援助する車両に、動力を供給するために使用される変速機と、を含む。電動ペダル動力車両の一例は、電動自転車である。電動自転車は、北アメリカ、アジア、ヨーロッパ及び世界の他の場所で、高い注目を得ている。利点は、使用者に対する様々な健康上の利益と同様に、低エネルギーコスト、保険、免許、登録、駐車などの他のコストが低いこと、交通流の改善、環境調和性を含む。

【0003】

異なるタイプのモータと動力源が、電動ペダル動力車両に動力を供給することができる。一般的な動力源は、電力モータと同様に、ガソリン及び／又はディーゼルによって燃料が供給される内燃機関、蒸気エンジン、空気エンジンを含む。これらの動力源は、出力軸に直接接続されて、又は、ギアで連動されて、出力速度とトルクとを調整する。動力は、異なる方法を用いて駆動輪に加えられることができる：（１）前輪又は後輪が、ハブ、車輪又はリムに内蔵された動力源によって直接動力を受ける、（２）車両のフレーム内に取り付けられた動力源が、「チェーンドライブ」（すなわち、チェーン付スプロケット）、「ベルトドライブ」（例えば、ラバーベルト）又は「シャフトドライブ」（すなわち、剛性軸に直接結合された）のような機械式動力伝達システムを介して後輪を駆動する、（３）電動ローラ又はラバーベルトを車輪又はタイヤに接触させることで、上方に直接取り付けられたモータから、動力が車輪に伝達される。

【0004】

商業上、電動ペダル動力車両は、完全なデザインとして、又は、動力化されていない車両への使用のために追加されるモータキットとして、のいずれかで販売されている。より軽量でより高い動力のバッテリーは、電動モータが、電動ペダル動力車両へより一般的に使用されることを可能にする。同様に、そのような技術は、身体的な障害及び／又は関節炎や膝の病気等の制限された可動性を持つ人々に対して役に立つことが証明されている。

【0005】

企業は、通常の自転車用の、内燃機関モータ変換キットを製造している。例は、以下を含む：（ｉ）ベルトを用いて後輪を駆動させるリアエンジンラックマウントキット、（ｉｉ）ラックマウントチェーンドライブ歯車式変速機、同様に（ｉｉｉ）タイヤローラマウント又はチェーンドライブを有するラックマウント歯車式変速機。

【0006】

電動モータを使用している電動自転車は、容量と範囲とにおいて制限されるバッテリーを使用するので、ペダルを踏むことは、推進を援助するために使用される。そのような電動モータ自転車の設計は、特に、激しい交通渋滞、高齢化、燃料の欠乏をもつ国々において、ますます普及している。

【0007】

マツウラの米国特許出願３，９２１，４６７は、第１スプロケットと、間に張力スプロケットを有する最終スプロケットと、からなる自転車本体の中央に配置されるドライブトレーンを持つ自転車を記載している。第１スプロケットと最終スプロケットとの間に第２スプロケットを付加することが、ドライブトレーンのギア比を変更することを可能にする。

【0008】

リンの米国特許出願６，３５２，１３１は、クランクと車軸は静止したままでチェーンリングを回転することを可能とする一方向性回転組立体を記載している。この設計は、クランクを静止させてバイクを推進させることを可能とし、使用者にさらにギアをシフトできることを可能とする。

【0009】

ホランドの米国特許出願７，３１４，１０９は、車軸によって自転車フレームに取り付けられたハブモータを含む電動自転車を記載している。自転車が惰力走行しているとき、この設計は、後輪がモータを駆動して下りの回生ブレーキ性能を提供することを可能とするであろう。ホランドの米国特許出願７，４６１，７１４は、中間副軸を介してペダルとリア被駆動輪に接続するフレーム取付モータも記載している。この設計内のフリーホイールは、制動中又は下り坂を惰行走行中にバッテリーを再チャージすることができる。

【0010】

リンの米国特許出願公開２０１０／０３０７８５１は、３つの要素、モータ、減速セクション及び動力援助セクション、を備える自転車用の動力援助システムをさらに記載している。このようなシステムは、４つのモード：（１）動力援助ペダルモード、（２）ペダルのみのモード、（３）動力補助のみのモード、及び、（４）惰行走行非動力モード、で動作する。

【0011】

この背景技術情報は、本発明に関連している可能性があると出願人によって信じられている情報を明確にするために提供された。前記の情報のいずれかがが、本発明に対する先行技術を構成することを認めることは、必ずしも意図されない、また、解釈されるべきでもない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、三輪車のような、人力の電気的に援助される車両用のドライブトレーンに向けられている。ドライブトレーンは、２つの電気モータを含み、人が車両を動かすために働かせる必要のある労力を低減し、車両の加速と効率を増加させ、車両がブレーキ操作されているときの電気エネルギーを回収し、車両に動力を供給して反対に移動させる。それは、車両を前方に移動させながらクランクを静止状態に維持することを可能とするフリーホイール機構を適用させつつ、これらの解決を成し遂げる。ドライブトレーンに２つのモータを使用することは、それらをより高い効率性能域内で動作させることを可能とし、車両を駆動するために蓄積された電気エネルギーを運動エネルギーに変換する際に、より高い総合効率を可能とする。

【0013】

この配置は、他の方法、例えば、１つのハブモータを後輪に装着することや、後輪を駆動する１つのミッドマウント型モータと比較して、制限された動力限界内のままでありながら、より大きなトルクが後輪に加えられることを可能とする。

【0014】

ここに開示されているのは、人力車両用のドライブトレーンシステムであり、人間により回転されるように構成されるクランクと、前記クランクにより駆動されるシャフトと、前記シャフトにより駆動されるように構成される駆動輪と、前記シャフトに動力を供給するように構成される第１のモータと、前記第１のモータが前記シャフトに動力を供給して前記クランクをバックドライブすることなく前記駆動輪を前方に駆動するように、前記クランクと前記シャフトの間に接続される第１のフリーホイール機構と、前記駆動輪又はさらなる駆動輪に動力を供給するように構成される第２のモータと、を備えている。

【0015】

前記ドライブトレーンシステムは、また、前記駆動輪が前記第１のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように、前記シャフトと前記駆動輪の間に接続される第２のフリーホイール機構を含んでも良い。

【0016】

前記ドライブトレーンシステムは、また、前記第１のモータと前記第２のフリーホイール機構、前記第２のフリーホイール機構と前記駆動輪、前記第１のフリーホイール機構と前記第１のモータ、のうちの一つの組み合わせの間に接続される変速装置含んでも良い。

【0017】

ここにはまた、ドライブトレーンシステムを横着した三輪車も開示されている。このドライブトレーンシステムは、人間により回転されるように構成されるクランクと、前記クランクにより駆動されるシャフトと、前記シャフトにより駆動されるように構成される三輪車の駆動輪と、前記シャフトに動力を供給するように構成される第１のモータと、前記第１のモータが前記シャフトに動力を供給して前記クランクをバックドライブすることなく前記三輪車の前記駆動輪を前方に駆動するように、前記クランクと前記シャフトの間に接続される第１のフリーホイール機構と、前記駆動輪又は前記三輪車のさらなる駆動輪に動力を供給するように構成される第２のモータと、を備えている。

【0018】

前記車両は、前記三輪車の前記駆動輪が前記第１のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように、前記シャフトと前記駆動輪の間に接続される第２のフリーホイール機構も含んでも良い。

【0019】

ここにはさらに、人力車両に動力を供給する方法が開示されている。前記方法は、第１のモータによりシャフトを駆動することと、前記第１のモータがクランクをバックドライブすることなく前記シャフトを駆動するように、第１のフリーホイール機構を介して前記シャフトを駆動するクランクを人間によって駆動することと、第２のモータにより駆動輪を駆動することと、前記駆動輪と前記さらなる駆動輪の少なくとも一つが前記第１のモータ又は前記クランクをバックドライブすることなく前方に移動するように第２のフリーホイール機構を介して前記駆動輪と前記さらなる駆動輪の少なくとも一つを駆動する前記シャフトにより、前記駆動輪とさらなる駆動輪の少なくとも一つを駆動することと、を含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

以下の図面は、本発明の実施形態を示す。それらは、どのようにしても、本発明の範囲を制限するとして解釈されるべきものではない。

【0021】

【図1】は、本発明に係る基本的なドライブトレーンシステムの模式的な図である。

【0022】

【図2】は、ドライブトレーンシステムの第１実施形態の上面図である。

【0023】

【図3】は、ドライブトレーンシステムの第１実施形態の側面図である。

【0024】

【図4】は、ドライブトレーンシステムの第１実施形態の斜視図である。

【0025】

【図5】は、ドライブトレーンシステムの第２実施形態の上面図である。

【0026】

【図6】は、ドライブトレーンシステムの第２実施形態の側面図である。

【0027】

【図7】は、ドライブトレーンシステムの第２実施形態の斜視図である。

【0028】

【図8】は、ドライブトレーンシステムの第３実施形態の上面図である。

【0029】

【図9】は、ドライブトレーンシステムの第３実施形態の側面図である。

【0030】

【図10】は、ドライブトレーンシステムの第３実施形態の斜視図である。

【0031】

【図11】は、接続された入力及び出力モジュールを含む、ドライブトレーンシステム用の制御システムの実施形態の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

Ａ．用語集
リズム−人力車両の自転車乗り又は他の運転者がペダルを回転させる速度。リズムは、例えば、１分当たりの回転数で計測される。例えば、クランクを速く回転させすぎることは不快であるので、リズムは自転車乗りに対して最適であるべきである。

【0033】

バックドライブ−車両の被駆動輪が、その主駆動機構以外の手段で回転させられるとき、バックドライブは、あたかも被駆動輪に動力を供給しているかのように、主駆動機構を動作させることに関連する。例えば、重力のみの影響下で下り坂を移動している非フリーホイール機構を有する自転車は、バックドライブクランクを有している。なぜなら、それは、自転車乗りがそれに動力を供給しなくても、それが回転しているからである。

【0034】

歯車モータ−これは、出力軸速度を減速させ出力軸トルクを増加させるために組み込まれている歯車付のモータである。

【0035】

Ｂ．概要
図１を参照して、人力車両に対する基本的なドライブトレーンシステムの簡略化された図が示されており、詳細には図２〜図４、図５〜図７、図８〜図１０を参照してそれぞれ後述されるドライブトレーンシステムの３つの実施形態１０、１００、２００のそれぞれに組み込まれている。ドライブトレーンステムには、例えば、それに取り付けられているペダルを用いて、人間によって動力が供給されるように構成されたクランク１が含まれる。クランク１は、第１フリーホイール機構２を介して、シャフト３を駆動する。第１フリーホイール機構２は、クランクをバックドライブさせることなく、シャフト３を前方に回転することを可能にする。シャフト３は、第１のモータ４によっても駆動され、第１のモータによって完全に動力が供給されたり、第１のモータによって部分的に動力が供給されたり、又は、第１のモータによって少しも動力が供給されることがない。シャフト３は、次に、付加第２フリーホイール機構５を介して、駆動輪６を駆動する。もし含まれるのであれば、第２フリーホイール機構５は、第１のモータ４又はクランク１をバックドライブさせることなく、駆動輪６を前方に回転することを可能にする。駆動輪６は、第２のモータ７によっても駆動される。駆動輪６は、第２のモータ７によって完全に動力が供給されたり、第２のモータによって部分的に動力が供給されたり、又は、第２のモータによって少しも動力が供給されることがない。さらに、駆動輪６は、第２のモータ７によって反対に駆動されてもよい。ペダル、クランク１、シャフト３、モータ４、７、駆動輪６間に伝達される駆動力は、この実施形態に直接又は間接に依存しているであろう。

【0036】

もしドライブトレーンシステムが付加第２フリーホイール機構５を含まなければ、駆動輪６が前方に回転されたときに、第１のモータ４及びシャフト３はバックドライブするであろう。しかし、クランク１は、第１フリーホイール機構２の存在のために、バックドライブしないであろう。

【0037】

付加システム制御８は、一般的に図１１を参照して詳細に後述されるコントロールシステム３００を表し、モータ４、７及びクランク１に接続している。システム制御８は、クランク１とモータ４、７の１つ以上のセンサから入力を取り込み、モータに制御信号を与える。この制御信号は、モータを駆動させるために使用される動力の量を最適化する。

【0038】

変速機９は、パワートレーンシステムに含まれていても良く、システム制御８に接続していても良い。変速機がドライブトレーンシステムに含まれる場合、もし変速機がバックドライブされることができなければ、第２フリーホイール機構５が必要とされるであろう。この変速機は、それゆえ第２フリーホイール機構の上流でドライブトレーンシステムに装着されるべきである。

【0039】

１つの駆動輪６が示されているが、いくつかの実施形態では、２つ以上の駆動輪でもよい。例えば、クランク１と第モータ４は、駆動輪６を駆動させても良く、第２のモータ７は、第１駆動輪６と同じ車両のさらなる駆動輪を駆動させても良い。ここのこと、例えば、２つの後輪が、ドライブトレーンシステムの異なる箇所によって動力が供給される、三輪車の場合であろう。他の実施形態では、三輪車においても、クランク１、第１のモータ４、第２のモータ７の全てが、１つの駆動輪に動力を供給するように構成されても良い。

【0040】

Ｃ．実施形態
図２〜図４を参照して、一般的に１０で示されるドライブトレーンシステムの実施形態が、様々な視点で示されている。クランク１１は、ペダルに備え付けられており、ドライブトレーンシステム１０が装着された車両の運転者によって動力が供給される。ベルト又はチェーン１２は、遊星輪４によって張力が与えられており、クランク１１を、中間軸２０に取り付けられている車輪１６に接続する。中間軸２０は、車輪２２に接続され、車輪２２は、次に、ベルト又はチェーン２４によって第１のモータ軸３０上の第１フリーホイール２６に接続されている。車輪１６、２２は、最適な噛合いを与えるために、異なる寸法を有しても良い。第１フリーホイール２６の機構は、クランク１１をバックドライブする必要なしに、車両を前方に移動することを可能とする。モータ軸３０には、第１電気モータ３２とさらに車輪３４が接続している。クランク１が前方に回転すると、それは中間軸２０と第１のモータ軸３０の両方を回転させる。第１電気モータ３２は、歯車モータであっても良く、動力が供給されて、全体的に、又は、クランク１を回転する運転者によって与えられる動力に動力を付加することによって、第１のモータ軸３０と車輪３４を前方（すなわち、車両の前方）に駆動させても良い。もし電力が第１のモータ３２に供給されない場合、クランクが回転されるとそれも回転するであろう。

【0041】

第１のモータ軸３０上の車輪３４は、ベルト又はチェーン３５によって、変速機入力軸４０に取り付けられた車輪３８に接続している。変速機４２は、入力軸４０に接続されて、入力軸４０から入力されるその駆動を得る。変速機軸４０が回転させられると、変速機は、変速機出力軸４５に取りつけられた車輪４４に動力を伝達する。変速機４２は、例えば無断可変自動変速機のような可変ギア比変速機である。

【0042】

車輪４４は、ベルト又はチェーン４６を介して、駆動輪５２の車軸５０に取り付けられた第２フリーホイール４８に接続されている。フリーホイール４８の付加機構は、第１のモータ３２又はクランク１をバックドライブすることなく、駆動輪５２を前方に回転することを可能にする。いくつかの場合、変速機がバックドライブできないかもしれないので、フリーホイール４８は必要である。

【0043】

第２のモータ５４は、歯車モータでも良く、駆動輪５２に直接接続されている。第２のモータ５４は、駆動輪５２に、前方又は反対方向のいずれかへの動力を付加するために使用されることができ、車両速度を減速することによって、他に回生ブレーキとして知られているように、エネルギーを再生するためにも使用されることができる。第２のモータ５４は、ハブモータ又は車輪モータであっても良く、駆動輪５２を直接駆動する。第２のモータ５４は、フリーホイール機構なく駆動輪５２に接続されて、駆動輪を前方及び反対方向の双方に駆動することができる。

【0044】

一般的に１００で示される、ドライブトレーンシステムの第２実施形態が、異なる視点における図５〜図７に示されている。多くのドライブトレーンシステム１００は、第１実施形態１０のそれと似ている。例えば、クランク１１０と第１のモータ１３２は、接続しているベルト、チェーン及び／又は車輪と同じ配置をもって使用されており、それぞれ人間による力と電動力を車軸１５０に取り付けられた駆動輪１５２に供給する。ドライブトレーンシステム１００との１つの相違点は、第２のモータ１５４が、駆動輪１５２の車軸１５０から外れた軸上に配置されていることである。第２のモータ１５４は、ベルト又はチェーン１６２を介して駆動輪１５２の車軸１５０に取り付けられている車輪１６４に接続している車輪１６０を駆動する。

【0045】

一般的に２００で示される、ドライブトレーンシステムの第３実施形態が、図８〜図１０に示される。運転者がペダルを踏みクランク２１０を回転させる。クランク２１０は、クランクが回転された時に回転するシャフト２１２に接続している。シャフト２１２は、フリーホイール機構２１４に接続しており、クランク２１０をバックドライブさせることなく、車両を前方に移動することを可能にする。フリーホイール機構２１４は、次に、自在継手２３０を介して第１のモータ２３２に接続しているシャフト２１６に接続している。第１のモータ２３２は、次に、別の付加フリーホイール機構２４０を介して変速機２４２に接続している。望まれれば、フリーホイール機構２４０は、第１のモータ２３２又はクランク２１０をバックドライブすることなく、駆動輪２５２を前方に回転することを可能にする。変速機２４２は、変速機出力軸２４４を駆動し、次に、車軸２５０に取り付けられている駆動輪２５２を回転させる。ドライブトレーンシステム２００の第２のモータ２５４は、駆動輪２５２に接続されて、駆動輪２５２を前方又は反対方向のいずれかに直接駆動させ、回生ブレーキのためのものである。

【0046】

または、第２のモータ２５４は、図５〜図７の前述のドライブトレーンシステム１００のように、駆動輪２５２の車軸２５０と異なる軸上に配置されても良い。この場合、駆動輪２５２への動力は、ベルト、チェーン又はシャフトを介してシャフト外第２のモータ２５４から供給されても良い。

【0047】

Ｄ．制御システム
図１１を参照して、一般的に３００で示される、制御システムの実施形態が、そのメインモジュールと、モジュールとモジュールが制御する要素との接続をもって示される。制御システム３００を参照して、以下に記載される要素に対応するもの（例えば、モータ３４０、３４２や変速機３６０）は、上記に詳細に記載されたドライブトレーンシステム１０、１００、２００の実施形態に容易に確認されるであろう。制御システム３００は、第１、第２のモータ３４０、３４２を制御するシステムコントローラ３０５と、制御システム３００の変速機３６０と、を含む。システムコントローラ３０５は、さまざまな運転状況下で車両性能を最大にするように、これらの要素を制御する。例えば、車両が坂を上る場合、ギア比を変化させて、より高いトルクを駆動輪に加えることを可能とするであろう。逆に、早い車両速度において、ギア比を上げるように変化させて、速い駆動輪速度で低い使用者リズムを可能とするであろう。

【0048】

システムコントローラ３０５は、ペダルモジュール３１０からの入力を受け取り、次に、ペダル及び／又はクランクに接続している１つ以上のセンサからその入力を受け取る。そのようなセンサは、リズムセンサ３１２とトルクセンサ３１４であっても良い。

【0049】

システムコントローラ３０５は、モータコントローラ３２０からの入力も受け取り、また、それに出力も与える。モータコントローラ３２０は、ドライブトレーンシステム１０、１００、２００の上記の要素に取り付けられている様々なセンサ、例えば、第１のモータ３４０用の速度センサ３２２、第２のモータ３４２用の速度センサ３２４、第１のモータ３４０用の電流センサ３２６、第２のモータ３４２用の電流センサ３２８、からの入力を受け取る。センサ３２２〜３２８から受け取られた入力とシステムコントローラ３０５から受け取られた入力とに基づいて、モータコントローラ３２０は、それらに供給される電力を制御するために、第１のモータ３４０と第２のモータ３４２に制御信号を送信する。

【0050】

車両が、電力を使用して駆動輪を駆動する、又は、駆動を援助する場合、オプティマイザモジュール３７０は、２つのモータ３４０、３４２間の最適な動力分割を計算する。あるいは、オプティマイザモジュール３７０は、モータコントローラ３２０に配置されても良い。分割は計算されて、両モータ３４０、３４２は、使用者が期待しているような車両のトルク及び動力出力を達成しつつ、それらの最適効率範囲内で、できるだけ速く駆動されている。もしこれが不可能であれば、モータは駆動されて、それらの総合効率が最適となる。

【0051】

システムコントローラ３０５は、変速機３６０からの入力も受け取り、次に、その入力軸上のセンサ３６２とその出力軸上のセンサ３６４からの入力を受け取る。変速機モジュール３６０は、センサ３６２、３６４から及びシステムコントローラ３０５からの信号を受け取った結果として、変速機内のギア比制御モジュール３６６に出力制御信号を送信する。

【0052】

制御システム３００は、モータからの反対の動力を開始するために、運転者に、反対方向にペダルを踏むことを要求するので、運転者は、クランクが正常に回転するよりも速くペダルを踏む必要がある。このことは、車両が反対方向に移動するときに、クランクがバックドライブしているように運転者が感じないようにさせる。車両が反対に駆動されると、クランクは反対方向に回転する。このことは、例えば、車両が坂を後方に向かってころがるときに起こり得る。

【0053】

システムコントローラ３０５とそれに接続されたモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア及び／又はハードウェアに取り入れられても良い。

【0054】

Ｅ．変形例
発明は、後輪駆動車両に関連して記載されているが、後輪操舵されても良い前輪駆動の車両にも適用可能である。三輪の人力車両への使用の他にも、開示のドライブトレーンは、しかし、車いす及び／又は他の援助技術及び装置のような、被駆動輪を使用する機構又は装置に使用されても良い。

【0055】

実施形態の多くは３つの動力源（クランク及び２つのモータ）が１つの車輪に動力を供給する単独のドライブトレーンに関して記載されているが、これらの実施形態の全ては、ドライブトレーンシステムの２つの部分に分けられても良い。クランクと第１のモータが１つの駆動輪に動力を供給し、第２のモータが別の駆動輪に動力を供給する。

【0056】

第１のモータ３２は、インラインよりもむしろ、ベルト、チェーン、シャフト又はギアによって中間軸２０に装着されることもできる。

【0057】

フリーホイール機構は、ここに記載された実施形態に示された位置以外の位置に配置されることができる。例えば、ドライブトレーン１において、車軸５０上のフリーホイール４８に配置されているフリーホイールの他に、車輪４４に配置されても良い。

【0058】

電動モータは、示されている位置と異なる位置に配置されても良い。例えば、第１のモータは、変速機と駆動輪との間に配置されても良い。別の例として、第１のモータは、クランクと中間軸との間に配置されても良い。他の実施形態では、第１のモータは、クランク（すなわち、クランクのシャフト）に直接動力を供給しても良く、中間軸に直接動力を供給しても良い。

【0059】

ドライブトレーンは、電動モータ以外のモータと共に使用されても良い。

【0060】

第２のモータは、第２駆動輪を駆動するために使用されても良い。例えば、三輪車において、ドライブトレーンは、クランクと第１のモータを用いて第１駆動輪を、第２のモータを用いて第２駆動輪を駆動するように構成されても良い。ドライブトレーンシステムは、おそらくは、自転車において分割されてもよい。例えば、クランクと第１のモータが後輪に動力を供給し、第２のモータが前輪に動力を供給する。

【0061】

もし、反対及び前方への動力を、変速機を介して駆動輪から逆に変速機入力に伝達されることが可能な変速機が使用される場合、ドライブトレーンは、第２のモータに対する必要性なくその機能を維持するであろう。このことは、駆動輪と第１のモータとの間のフリーホイールを取り除くことによって達成されるであろう。フリーホイールは、第１のモータとクランクとの間に必要とされており、クランクをバックドライブすることなく、車両を前方に走行させることを可能にするであろう。

【0062】

一般的には、他に示されていない限り、一つの要素は、普遍性の損失なく、複数でも良く、その反対でも良い。

【0063】

記載を通して、発明のより完全な理解を与えるために、特殊な詳細が明らかにされた。しかし、発明は、これらの事項なく実施されるであろう。本発明から外れることなく、いくつかの要素は省略され、他の要素が加えられるであろう。他の例では、発明を不明確にする不必要性を避けるために、既知の要素が詳細に示されたり記載されたりしていない。したがって、この明細書と図面は、制限的なというよりもむしろ、実例的な意味とみなされるべきである。

【0064】

ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア間の線は、いつもはっきりしているとは限らないと認識されるであろう。ここに記載されたソフトウェアで実行されるモジュール及びプロセスが、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又は、それらのいずれかの組み合わせに具体化されても良いことは、同業者に理解されている。そのようなプロセスは、マイクロコードのようなコード化された指示によって、及び／又は、コンピュータ又はプロセッサによって読み取られる１つ以上の非一過性媒体にプログラミング指示を記憶させることによって、制御されても良い。コードモジュールは、あるいは、ハードディスクドライブ、固体状メモリ等の、あらゆるコンピュータ記憶システム又は装置に保存されても良い。方法は、あるいは、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ電気回路のような特殊化されたコンピュータハードウェアに部分的に又は全体的に具体化されても良い。

【0065】

ここに開示された特別な詳細に対する変形がなされて、開示された発明の範囲内の他の実施形態をもたらすことがあり得るあることは、同業者には明らかであろう。個々に記載された全ての要素、寸法、構成は、例であるにすぎず、それらの実際の値は、具体的な例に依存する。したがって、この発明の範囲は、以下のクレームによって定義される要旨にしたがって構成されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】