(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両側に挿入開口が後斜め上方を向くよう後斜め縦向きに固定されたアウタボックスと、バッテリを内蔵するインナボックスと、該インナボックスとアウタボックスの底壁間に設けられインナボックスをアウタボックス内に挿入したときバッテリ側と車両側とを電気的に接続する接続機構とを備えた車両用バッテリ収納装置において、上記インナボックスとアウタボックスの車両前側の側壁間に該インナボックスの挿入時の荷重を吸収するとともに、該インナボックスを挿入方向と略直角方向かつ車両後側の側壁側に付勢する緩衝機構を設け、該緩衝機構は、上記アウタボックスの前側壁下部の左，右コーナ部内面に設けられた一対の弾性部材と、該各弾性部材に設けられたガイド部材と、上記インナボックスに設けられ、上記ガイド部材に摺接する傾斜押圧面とで構成されていることを特徴とする車両用バッテリ収納装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば電動自転車のようにモータ電源としてバッテリを搭載した車両におけるバッテリ収納装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動自転車等のように走行中にバッテリを充電することの困難な車両の場合、非使用時に例えば家庭用電源に接続された充電器によってバッテリを繰り返し充電することとなる。このように頻繁に充填する必要のある場合には、充電の際に車両自体を上記充電器の近くに移動させなくても済むように、バッテリを車両から取り外し可能に構成するのが望ましい。
【０００３】
そこで、従来、例えば実公昭６０−７９９５号公報に記載されているように、バッテリを収納するバッテリケース全体を車両から着脱可能としたバッテリ収納装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記従来装置のように、バッテリケースを車両から着脱可能とする場合には、バッテリケースを車両に装着すると自動的にバッテリケース内のバッテリと車両側のモータ駆動回路とが電気的に確実に接続され、かつインナボックスが機械的に確実に固定される構造が望ましい。
【０００５】
本出願人は、上記電気的接続を容易化すべく、バッテリ収納装置を、車両側に固定されたアウタボックスと、該アウタボックス内に出し入れ自在に収納されるバッテリ内蔵のインナボックスとで構成するとともに、両ボックス間にインナボックスの挿入時に電気的に接続される接続機構を設け、さらにインナボックスを上記接続方向に付勢するようにしたものを開発している。
【０００６】
ところが、アウタボックス内にインナボックスを収納する構造を採用した場合、インナボックスを着脱作業中に誤って落としてしまうと、場合によっては重いバッテリの衝撃荷重により上記電気的接続機構部分が損傷するという懸念がある。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、バッテリ側と車両側とを電気的に確実に接続できるとともにインナボックスを機械的に確実に固定でき、さらにインナボックスの着脱作業中にインナボックスを落とした場合でも接続機構部分の損傷を防止できる車両用バッテリ収納装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両側に挿入開口が後斜め上方を向くよう後斜め縦向きに固定されたアウタボックスと、バッテリを内蔵するインナボックスと、該インナボックスとアウタボックスの底壁間に設けられインナボックスをアウタボックス内に挿入したときバッテリ側と車両側とを電気的に接続する接続機構とを備えた車両用バッテリ収納装置において、上記インナボックスとアウタボックスの車両前側の側壁間に該インナボックスの挿入時の荷重を吸収するとともに、該インナボックスを挿入方向と略直角方向かつ車両後側の側壁側に付勢する緩衝機構を設け、該緩衝機構は、上記アウタボックスの前側壁下部の左，右コーナ部内面に設けられた一対の弾性部材と、該各弾性部材に設けられたガイド部材と、上記インナボックスに設けられ、上記ガイド部材に摺接する傾斜押圧面とで構成されていることを特徴としている。
【０００９】
【作用】
本発明に係る車両用バッテリ収納装置によれば、アウタボックスとインナボックスとの間に緩衝機構を設けたので、着脱作業時にインナボックスが落下した場合には、上記緩衝機構がインナボックスの落下荷重を吸収することとなり、電気的接続機構部への衝撃力を抑制でき、該機構部の損傷を回避できる。
【００１０】
また、上記緩衝機構によりインナボックスを挿入方向と略直角方向に付勢したので、インナボックスが走行中の振動によりがたつくのが防止される。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説明する。
図１ないし図１３は、本発明の一実施例によるパワーアシスト自転車のバッテリ収納装置を説明するための図であり、図１はパワーアシスト自転車の右側面図、図２，図３はアウタボックスの左側面図，正面図、図４はインナボックスの右側面図、図５はインナボックスのサイドカバーを外した状態の右側面図、図６はインナボックスの一部断面左側面図、図７はインナボックスの断面正面図、図８〜図１０はそれぞれアウタボックスの平面図，断面正面図，断面平面図、図１１はインナボックスの挿入状態を示す断面左側面図、図１２はインナボックスの装着状態を示す断面左側面図、図１３は装着状態の断面平面図である。なお、本実施例において、左, 右とは乗車状態で見た左, 右のことである。
【００１２】
図において、１は本実施例装置を備えたパワーアシスト自転車であり、該自転車１の車体フレーム２は、前輪３が回転自在に軸支されたフロントフォーク４を回動自在に支持するヘッドパイプ２ａと、該ヘッドパイプ２ａから後方斜め下方に延びるダウンチューブ２ｂと、該ダウンチューブ２ｂの下部にセンタラグ５を介してＶ字形をなすように連結されたシートチューブ２ｃと、上記ダウンチューブ２ｂの下端にハンガーラグ６を介して連結された左右一対のチェーンステー２ｄと、上記シートチューブ２ｃの上部とチェーンステー２ｄの後端部とを略三角形をなすように連結する左右一対のシートステー２ｅとから構成されている。上記チェーンステー２ｄとシートステー２ｅとは後輪ブラケット２ｆを介して一体に連結されており、該後輪ブラケット２ｆには後輪８が回転自在に支持されている。
【００１３】
上記フロントフォーク４の上端には操向ハンドル７が装着されており、また上記シートチューブ２ｃの上端にはサドル９が装着されたシートピラーチューブ１０が進退可能に挿入されている。このシートピラーチューブ１０は上記シートチューブ２ｃの上端に配設されたロックハンドル１１により所望高さ位置に固定可能となっている。
【００１４】
また上記サドル９は、シートピラーチューブ１０の上端に固定されたブラケット１０ａの先端部に上下に回動可能に装着されており、後述するバッテリ出し入れ時には、該サドル９の後部を上方に回動させることによりバッテリとの干渉を回避できるようになっている。
【００１５】
上記センタラグ５の下方には、パワーユニット１２が配設されている。このパワーユニット１２は、ペダル１３からクランク４を介してクランク軸１５に入力された踏力と、補助駆動装置１６からの補助駆動力とを合力し、チェーン５８を介して上記後輪８に伝達する装置である。
【００１６】
上記補助駆動装置１６は、補助駆動力を出力する電動モータ１７と、該電動モータ１７の電源であるバッテリを収納するバッテリ収納装置１８と、上記電動モータ１７からの補助駆動力を上記ペダル踏力，及び車速に応じた値に制御するためのコントローラ１９とから構成されている。この補助駆動力は、乗員のペダル踏力１に対して１未満に設定されており、かつ車速が例えば１５Ｋｍ／ｈを越えた時点から次第に小さくなり、２４Ｋｍ／ｈに達した時点でゼロになるように設定されている。
【００１７】
上記電動モータ１７，及びコントローラ１９は上記ダウンチューブ２ｂの下側に該チューブ２ｂに沿うように配設されており、該両部品及び上記ダウンチューブ２ｂ，センタラグ５，ハンガラグ６の周囲は、上下二分割式の上カバー２０ａ，下カバー２０ｂによって覆われている。
【００１８】
上記バッテリ収納装置１８は、アウタボックス２１内にバッテリを内蔵するインナボックス２２を出し入れ自在に収納した二重ケース構造のものであり、上記シートチューブ２ｃの後側に該チューブ２ｃに沿うように配置され、アウタボックス２１の前壁２１ａの下端部，後壁２１ｂの上端部にそれぞれ左右一対設けられたフランジ２１ｃ，２１ｄが車体フレーム２にボルト締め固定されている。
【００１９】
上記アウタボックス２１は、樹脂製の左, 右二分割構造のもので、前，後壁２１ａ，２１ｂの上部に形成された係止爪２１ｅを係止するとともに、下端部をボルト２４で固定することにより、上端に挿入開口２１ｆを、下端に底壁２１ｇを有する略直方体状になっている。
【００２０】
また上記アウタボックス２１の前壁２１ａには、上記シートチューブ２ｃに係止する係止片２１ｈが上下に延びるように形成されており、また左, 右側壁２１ｉ，２１ｊには意匠効果を高めるための模様２１ｋが形成されている。なお、２１ｍは、インナボックス２２を収納した状態で充電器の充電プラグを挿入するための充電開口である。
【００２１】
上記アウタボックス２１の底壁２１ｇの前側部分は斜め上方に傾斜するとともに他の部分より一段高い段部２１ｐとなっている。この段部２１ｐは上記インナボックス２２の重量を支えるためのものである。また上記底壁２１ｇには、バッテリを駆動回路に接続するための接続機構４１の一部を構成する雄コネクタ４２が配置されている。該雄コネクタ４２は上記底壁２１ｇの外面に形成されたボス部にボルト締め固定され、その雄端子４２ａは底壁２１ｇの内方に突出しており、また上記雄端子４２ａはリード線４２ｂを介して上記電動モータ１７，コントローラ１９等に接続されている。
【００２２】
上記アウタボックス２１の上端には挿入開口２１ｆを開閉する蓋２５が配設されている。この蓋２５は周縁に下方に屈曲するフランジ２５ａを有する皿状のもので、その右側壁に形成されたボス部２５ｂがアウタボックス２１の右側壁２１ｊの上端に形成されたボス部２１ｎ，２１ｎ間に挿通された支持ピン２６によって、車両右側に回動可能に支持されている。
【００２３】
上記蓋２５の内側右側、つまり蓋２５の回転軸側には、二組の付勢機構２８が配設されている。この付勢機構２８は、蓋２５の内面に下方に突出されたガイドロッド２５ｄに摺動リング２９を上下動自在に装着するとともに、該摺動リング２９の押圧フランジ２９ａと上記蓋２５のばね座２５ｅとの間にスプリング３０を介設した構造のものである。なお、３１は摺動リング２９の下降位置を規制するストッパであり、これは上記ガイドロッド２５ｄの下端面にねじ３２で固定されている。
【００２４】
上記インナボックス２２は、ボックス本体３３内にバッテリパック３４を収納した構造のものである。上記バッテリパック３４は、左右２分割構造の樹脂製の保持ケース３５内に、多数の充電可能の単電池３６を直列接続してなる電池郡を車幅方向に向けて収納し、該両分割ケース同士をピン３４ａで結合してなるものである。上記電池郡の陰極，陽極に接続された放電用リード線３７ａ及び充電用リード線３７ｂは該保持ケース３５の外面に凹設されたリード溝３５ｂ内に配線され、かつ係止爪３５ｃで係止されている。上記充電用リード線３７ｂは上方に導出されて充電用接続端子３８に接続され、また上記放電用リード線３７ａは下方に導出されて上記接続機構４１の一部を構成する雌コネクタ３９に接続されている。
【００２５】
上記ボックス本体３３は底ケース３３ａと蓋ケース３３ｂとからなる左右二分割構造の樹脂製のものであり、上記バッテリパック３４を底ケース３３ａ内に収容し、蓋ケース３３ｂを被せ、内方に突出したボス部３３ｃ，３３ｄ部分をボルト４０ａ，４０ｂで固定した構造のものである。この場合、ボルト４０ｂが挿入されたボス部３３ｃ，３３ｄは上記バッテリパック３４に形成された固定フランジ部３５ａを共締めしており、これによりバッテリパック３４がボックス本体３３内で動くのを防止している。
【００２６】
上記ボックス本体３３の底ケース３３ａ，蓋ケース３３ｂには上下に延びるリブ３３ｅが形成されており、該リブ３３ｅがアウタボックス２１の内面に当接することにより該アウタボックス２１内でインナボックス２２が動くのを防止している。
【００２７】
上記充電用接続端子３８は上記底ケース３８ａの内面にボルト締め固定され、かつ該底ケース３３ａの開口３３ｅから外方に臨んでおり、上記アウタボックス２１内に挿入された状態では該アウタボックス２１の充電開口２１ｍから充電器のプラグを接続可能になっている。
【００２８】
上記雌コネクタ３９は、上記ボックス本体３３の底壁の下方突出部３３ｇに配設され、底ケース３３ａ側にボルト締め固定されている。そしてこの雌コネクタ３９の雌端子３９ａは外方に臨んでおり、インナボックス２２をアウタボックス２１内に収納すると自動的に上記雌端子３９ａに上記雄端子４２ａが接触するようになっている。なお、この雌，雄端子３９ａ，４２ａはインナボックス２２がアウタボックス２１内で若干上下に振動しても上記接触状態が保持されるように構成されている。
【００２９】
また上記インナボックス２２の上壁には把手４３が可倒可能に配設されている。この把手４３は長辺部４３ａの両端に短辺部４３ｂを屈曲形成してなる略コ字形をなしており、該短辺部４３ｂがボックス本体３３の上壁に形成されたボス部３３ｇに挿通された支持ピン４４で回動自在に支持されている。
【００３０】
上記支持ピン４４は、図９に示すように、インナボックス２２の幅方向中心線ａより車体左側にｂだけ偏位しており、把手４３の高さは、倒したとき長辺部４３ａの先端がインナボックス２２の右側面に一致するように設定されている（図７の二点鎖線参照）。そして把手４３を図７に示す正規の側に倒すと、上述の付勢機構２８で把手４３を介してインナボックス２２を押圧できるようになっている。
【００３１】
そして上記ボックス本体３３の底壁には、上記アウタボックス２１の段部２１ｐに対応した高さを有する段部３３ｆが形成されており、インナボックス２２をアウタボックス２１内に収納した状態では、上記段部２１ｐに段部３３ｆが当接し、該インナボックス２２の重量はこの段部２１ｐによって支持され、上記接続機構４１に過大な荷重が作用するのを防止している。
【００３２】
さらにまた、本実施例のバッテリ収納装置１８には、図１１ないし図１３に示すように、インナボックス挿入時の荷重を吸収する緩衝機構５０が配設されている。この緩衝機構５０は、アウタボックス２１の前壁２１ａ下部の左，右コーナ部内面に一対の上下方向に延びるゴム製の弾性部材５１を貼着し、該各弾性部材５１に上記インナボックス２２の傾斜押圧面５３に摺接する樹脂製のガイド部材５２を貼着した構造のものである。
【００３３】
上記傾斜押圧面５３はインナボックス２２の前壁の左右コーナ部外面に形成され、底側ほど深くなっており、該傾斜押圧面５３の長さはインナボックス２２の底壁段部３３ｆから上方に２／３程度にわたっている。
【００３４】
上記弾性部材５１は上端から下端まで同じ厚さの四角柱状のものである。上記ガイド部材５２は下端側ほど厚肉の四角柱状のものであり、該ガイド部材５２の内側面は、上記インナボックス２２の傾斜押圧面５３と同じ傾斜角度を有する傾斜受面５２ａとなっている。また上記ガイド部材５２の上端部にはインナボックス収納完了時に前壁２１ａの内面に当接して前後方向のがたつきを規制するストッパ部５２ｂが屈曲形成されている。
【００３５】
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例のバッテリ収納装置１８を備えたパワーアシスト自転車１において、バッテリを充電するには、サドル９を図１の二点鎖線位置に回動させ、アウタボックス２１のロックシリンダ２７にキースイッチを挿入してロックを外す。すると付勢機構２８のスプリング３０が伸びて蓋２５が少し浮き上がるので、これを図３に二点鎖線で示す位置に開き、インナボックス２２を把手４３を持って外方に引き出す。そして該インナボックス２２を充電器の設置場所に持って行き、充電端子３８に充電器の充電プラグを接続する。なお、バッテリを自転車１に搭載したままで充電する場合は、アウタボックス２１の充電開口２１ｍから上記充電端子３８に充電プラグを接続することとなる。
【００３６】
充電が終了した場合には、図１１，図１２に示すように、上記インナボックス２２をアウタボックス２１内に挿入開口２１ｆから挿入する。すると該インナボックス２２の傾斜押圧面５３がガイド部材５２の傾斜受面５２ａに摺接するとともにガイド部材５２を押圧し、これにより弾性部材５１が変形してインナボックス２２の挿入荷重を吸収する。
【００３７】
この状態でインナボックス２２を押し込むと弾性部材５１がさらに変形し、該インナボックス２２の底面に配置された雌コネクタ３９とアウタボックス２１の底部に配置された雄コネクタ４２とが自動的に接続され、かつインナボックス２２の重量は、これの段部３３ｆがアウタボックス２１の段部２１ｐに当接することによって支持され、過大な荷重が雄，雌コネクタ４２，３９に作用することはない。また上記インナボックス２２は、ガイド部材５２のストッパ部５２ｂが前壁２１ａに当接することによって、また弾性部材５１の付勢力でもって前後方向への移動が規制されており、走行中の振動によりがたつくことはなく、この点からも電気的接続部の損傷が防止されている。
【００３８】
ここで、上記インナボックス２２を挿入時の途中で誤って落とした場合には、インナボックス２２の重量が大きいことから、該落下による衝撃荷重により接続機構４１，樹脂ケースの段部３３ｆ，２１ｐ等が損傷する懸念がある。これに対して本実施例では、上述の緩衝機構５０を設けたので、上記接続機構４１，樹脂ケース等に衝突する前に、上記緩衝機構５０がインナボックス２２の落下荷重を吸収して落下速度を減速させ、これにより着地時の衝撃力は大幅に軽減され、落下による上記接続機構４１等の損傷を回避できる。
【００３９】
そしてインナボックス２２の把手４３を図７に示す位置に倒した後、蓋２５を閉じると、まず付勢機構２８の摺動リング２９の押圧フランジ２９ａが上記把手４３をスプリング３０の付勢力でもって押圧し、該把手４３のインナボックス２２を押圧する。これにより上記接続機構４１による電気的接続が確実となるとともに、インナボックス２２がアウタボックス２１に対して機械的に固定され、またこれと同時に把手４３はインナボックス２２に対して機械的に固定される。
【００４０】
なお、上記実施例では、弾性部材５１とガイド部材５２とからなる緩衝機構５０を例にとって説明したが、本発明の緩衝機構はこれに限られるものではなく、例えば、図１４に示すものも採用できる。
【００４２】
図１４に示す緩衝機構６０は、オイルダンパ６１内のスプリング６１ａで付勢されたピストン６２にロッド６３を介してローラ６４を軸支した構造とし、またローラ６４が転接するインナボックス２２の底壁６５を傾斜させるとともに、前壁６６に傾斜押圧面６６ａを形成した例である。これは、上記ローラ６４を上記傾斜押圧面６６ａが押圧することによりインナボックス２２の落下速度を減速させる。
【００４３】
また、上記実施例では、ペダル踏力に応じた補助駆動力を供給するパワーアシスト自転車を例にとって説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、他の電動車両にも適用できる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る車両用バッテリ収納装置によれば、インナボックスとアウタボックスとの間にインナボックス収納時にバッテリ側と車両側とを電気的に接続する接続機構を設けるとともに、上記インナボックスとアウタボックスとの間に該インナボックスの挿入荷重を吸収するとともに、インナボックスを挿入方向と略直角方向に付勢する緩衝機構を設けたので、インナボックスを落下させた場合でも衝撃荷重を吸収でき、また走行中の振動によりインナボックスががたつくのを防止でき、その結果、電気的接続部の損傷を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例によるバッテリ収納装置を備えたパワーアシスト自転車の右側面図である。
【図２】  上記実施例装置のアウタボックスの左側面図である。
【図３】  上記実施例装置のアウタボックスの正面図である。
【図４】  上記実施例装置のインナボックスの右側面図である。
【図５】  上記実施例装置のインナボックスの蓋ケースを外した状態の右側面図である。
【図６】  上記実施例装置のインナボックスの一部断面左側面図である。
【図７】  図４のVII-VII 線断面図である。
【図８】  上記実施例装置のアウタボックスの平面図である。
【図９】  図８のIX-IX 線断面図である。
【図１０】  図３のX-X 線断面図である。
【図１１】  上記実施例装置のインナボックスの挿入状態を示す断面側面図である。
【図１２】  上記実施例装置のインナボックスの収納完了状態を示す側面図である。
【図１３】  図１２のXIII-XIII 線断面図である。
【図１４】  上記実施例装置の緩衝機構の変形例を示す図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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