(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを収納したバッテリボックスと電動モータを備えるとともに、ダウンチューブとシートチューブとで上方が開放されたＶ字状足通し空間を形成して成る電動自転車において、
前記ダウンチューブは、ヘッドパイプから車体後方に向かって斜め下方に延出し、途中で略水平方向へ向きを変えて更に後方に向けて延在し、その後端部からは前記シートチューブが車体後方に向かって斜め上方に立設され、
上下方向に長い前記バッテリボックスを前記シートチューブに沿わせて該シートチューブと前記ダウンチューブにその２辺が支持された状態で取り付け、該バッテリボックスの下部を車体フレーム側に対して凹凸嵌合せしめて位置決めするとともに、該バッテリボックスの前下部の底部の一部を中心としてバッテリボックスを車体前後方向に回動可能に支持するとともに、前記底部の一部より後方にコネクタを設け、該コネクタに対応する車体フレーム側には雄端子を設け、
バッテリボックスの底部の一部を中心とする前回転に伴い前記コネクタと雄端子が離間し、同バッテリボックスの底部の一部を中心とする後回転に伴い前記コネクタと雄端子が接触するとともに、該バッテリボックスの上部がオートロック機構によって前記シートチューブに固定されるよう構成したことを特徴とする電動自転車。
【請求項２】
前記バッテリボックスの後面側に弾性体を保持せしめ、該バッテリボックスをシートチューブ側に押圧して前記弾性体を圧縮した状態で装着することを特徴とする請求項１記載の電動自転車。
【請求項３】
前記オートロック機構を前記シートチューブの上部に固設し、該オートロック機構の本体に形成された凹部に出没自在なフックを臨ませ、同本体の側部にはキー溝を開口せしめ、前記バッテリボックスの上部には、該上部がオートロック機構の前記凹部に嵌合したときに前記フックに自動的に係合する凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動自転車。
【請求項４】
前記バッテリボックスの上部に起倒自在なハンドルを設け、該ハンドルの起倒により充電レセプタクルを開閉することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電動自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリを収納したバッテリボックスと電動モータを備えた電動自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自走式の電動自転車の他、人力による駆動力を電動モータによる補助動力によって補う電動自転車が提案され、既に実用に供されているが、この種の電動自転車においてはバッテリを車体に搭載することが不可欠となる。
【０００３】
ところで、バッテリは充電時の利便を考慮して車体から容易に取り外すことができる構造とすることが望ましく、又、ライダーの乗降時の邪魔にならない場所に配置されるべきである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来は電動自転車のシートチューブの車体後方位置にアウターボックスを配置し、このアウターボックスに対してバッテリボックスを出し入れする構成が採用されていたため、バッテリ収納構造が二重構造となって大型化し易く、又、部品コストが高くなる他、外観デザインの自由度が制限されるという問題があった。
【０００５】
又、図７及び図８に示すようにバッテリボックス１２５をサイドカバー１１５を介してダウンチューブ１０７上に取り付ける方式も提案されているが、斯かる方式を採用する電動自転車にあっては、バッテリボックス１２５がライダーの乗り降りの邪魔になる他、バッテリボックス１２５の脱着を片手で簡単に行うことができないという問題がある。即ち、バッテリボックス１２５を装着するには、図７に示すようにバッテリボックス１２５の底部をサイドカバー１１５側に突出するバッテリコネクタ１３５に嵌め込んだ後、該バッテリボックス１２５をその底部を起点として図７の矢印方向に回動させてその上部をレバー１４１に押し付けて該レバー１４１をスプリング１４２の付勢力に抗して図示矢印方向に回し、一方の手でバッテリボックス１２５を押さえてこれを図８に示すようにサイドカバー１１５に押し付けた状態で、他方の手でメインスイッチのキー１４３を回してフック１３９を突出させることによってバッテリボックス１２５を固定する必要がある。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、バッテリボックスがライダーの乗り降りの邪魔にならず、必要最小限の部品でバッテリボックスを確実に固定することができ、少なくとも部品コストの削減と外観デザインの自由度の向上を図ることができる電動自転車を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、バッテリを収納したバッテリボックスと電動モータを備えるとともに、ダウンチューブとシートチューブとで上方が開放されたＶ字状足通し空間を形成して成る電動自転車において、
前記ダウンチューブは、ヘッドパイプから車体後方に向かって斜め下方に延出し、途中で略水平方向へ向きを変えて更に後方に向けて延在し、その後端部からは前記シートチューブが車体後方に向かって斜め上方に立設され、
上下方向に長い前記バッテリボックスを前記シートチューブに沿わせて該シートチューブと前記ダウンチューブにその２辺が支持された状態で取り付け、該バッテリボックスの下部を車体フレーム側に対して凹凸嵌合せしめて位置決めするとともに、該バッテリボックスの前下部の底部の一部を中心としてバッテリボックスを車体前後方向に回動可能に支持するとともに、前記底部の一部より後方にコネクタを設け、該コネクタに対応する車体フレーム側には雄端子を設け、
バッテリボックスの底部の一部を中心とする前回転に伴い前記コネクタと雄端子が離間し、同バッテリボックスの底部の一部を中心とする後回転に伴い前記コネクタと雄端子が接触するとともに、該バッテリボックスの上部がオートロック機構によって前記シートチューブに固定されるよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
従って、本発明によれば、バッテリボックスは車体フレームの略直交するダウンチューブとシートチューブによってその２辺が支持されるため、余分な部品を用いることなく最小限の部品でバッテリボックスを確実に固定することができ、部品点数と部品コストの削減を図ることができる。そして、バッテリボックスはそのまま外観部品を構成し、小型でコンパクトに構成されるため、外観デザインの自由度が高められるとともに、バッテリボックスをダウンチューブ上に固定するものに比べて、位置的にバッテリボックスがライダーの乗り降りの邪魔にならない。
【００１０】
又、本発明によれば、片手でバッテリボックスを下部を中心として回動させてその上部をオートロック機構によってシートチューブに固定し、或は片手でオートロック機構によるバッテリボックスの固定を解除することができるため、バッテリボックスを片手で簡単に脱着することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は電動自転車の側面図、図２は同電動自転車のバッテリボックス取付部の破断側面図、図３は図２の矢視Ａ方向の破断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図、図５はバッテリボックスの脱着時の状態を示す破断側面図、図６はバッテリボックスのオートロック機構部の斜視図である。
【００１３】
先ず、図１に基づいて電動自転車１の概略構成を説明する。
【００１４】
図１において、２は車体前方に位置するヘッドパイプであり、該ヘッドパイプ２にはハンドルステム３が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステム３の上端にはハンドル４が結着され、同ハンドルステム３の下端にはフロントフォーク５が結着されており、該フロントフォーク５の下端部には前輪６が回転自在に軸支されている。
【００１５】
又、前記ヘッドパイプ２からはダウンチューブ７が車体後方（図１の右方）に向かって斜め下方に延出しており、該ダウンチューブ７の略水平に延びる後端部からはシートチューブ８が車体後方に向かって斜め上方に立設されている。そして、このシートチューブ８内にはシートポスト９が上下動自在に嵌合保持されており、該シートポスト９の上端にはシート１０が支持されている。
【００１６】
ところで、車体の略中央下部には、パワーユニット１１が不図示のブラケットを介してダウンチューブ７に支持されている。このパワーユニット１１は人力による駆動系と電動モータによる駆動系を並設して構成され、これにはクランク軸１２が回転自在に支承されており、該クランク軸１２の左右にはクランク１３が取り付けられ、各クランク１３の端部にはペダル１４が軸支されている。そして、ダウンチューブ７とシートチューブ８の接続部周辺と不図示のブラケット及びパワーユニット１１の一部はダウンチューブ７に支持された樹脂製のサイドカバー１５によって覆われている。即ち、図３に示すように、サイドカバー１５は左右に２分割されており、これはダウンチューブ７の上半部に溶着されたブラケット１６にボルト１７及びナット１８によって取り付けられている。尚、図１において、２２はパワーユニット１１に含まれるコントローラである。
【００１７】
又、図１に示すように、不図示のブラケットからは左右一対のチェーンステイ１９が車体後方に向かって延設されており、該チェーンステイ１９の後端部と前記シートチューブ８の上端部とは左右一対のシートステイ２０によって連結されている。そして、チェーンステイ１９後端の前記シートステイ２０との連結部には後輪２１が回転自在に軸支されており、後輪２１にはホイールスプロケット２３が結着されている。尚、ホイールスプロケット２３と前記パワーユニット１１に設けられた不図示のドライブスプロケットとの間には無端状のチェーン２４が巻装されている。
【００１８】
而して、本実施の形態に係る電動自転車１においては、シート１０の下方にバッテリボックス２５が前記ダウンチューブ７とシートチューブ８にその２辺が支持された状態で取り付けられている。
【００１９】
ここで、上記バッテリボックス２５の取付構造の詳細を図２乃至図６に基づいて説明する。
【００２０】
図４に示すように、バッテリボックス２５は、左右に２分割された樹脂成形品をビス２６によって接合一体化してボックス状に成形されており、その内部にはシュリンクパックされた複数のＤセル（単一電池）２７ａから成るバッテリ２７が収納されている。そして、このバッテリボックス２５の上部には図５に示すように起倒自在なハンドル２８が設けられている。
【００２１】
上記ハンドル２８は軸２９によってバッテリボックス２５に回動自在に枢着されており、図２に示す状態では、バッテリボックス２５の上部側方に設けられた充電レセプタクル３０をその側壁で覆っている。尚、このハンドル２８の中央部には手を差し込むべき開口部２８ａ（図３及び図５参照）が形成されており、図２に示すようにハンドル２８が閉じられている状態では、開口部２８ａはバッテリボックス２５の上部に突設された凸部２５ｆによって塞がれている。
【００２２】
又、バッテリボックス２５の前面は前記ハンドル２８と外形ラインが連なる樹脂製のカバー３１によって覆われて左右の分割線が隠されており、同バッテリボックス２５の下部の一側方には、図３に示すように、外側方に向かって膨出する膨出部２５ａが形成されている。尚、カバー３１の上端には指を挿入するための凹部３１ａが形成されている。
【００２３】
そして、バッテリボックス２５の前記膨出部２５ａ内には、前記バッテリ２７にリード線３２によって電気的に接続されたコネクタ３３が収納されている。このコネクタ３３はバッテリボックス２５の底面を貫通してこれの下方へ突出しており、バッテリボックス２５が装着された状態では、図３に示すように、該コネクタ３３は前記サイドカバー１５の上面に開口する開口部１５ａを閉じる２枚のシャッター３４を押し開いてサイドカバー１５内に臨み、サイドカバー１５の内側に固設された複数の雄端子３５に接続され、この状態でバッテリ２７から前記パワーユニット１１の不図示のコントローラ及び電動モータへの給電が可能となる。尚、シャッター３４は不図示のトーションスプリングによって開口部１５ａを閉じる方向に付勢されている。
【００２４】
ところで、図５に示すように、サイドカバー１５の車幅方向中央には側面視略半円形と略三角形の凸部１５ｂ，１５ｃが突設されており、バッテリボックス２５の底面の車幅方向中央にはサイドカバー１５側の前記凸部１５ｂ，１５ｃが嵌合すべき凹部２５ｂ，２５ｃがそれぞれ形成されており、バッテリボックス２５が装着されている状態では、図２に示すようにバッテリボックス２５の凹部２５ｂ，２５ｃにはサイドカバー１５の凸部１５ｂ，１５ｃがそれぞれ嵌合してバッテリボックス２５がサイドカバー１５に対して前後左右に位置決めされている。
【００２５】
又、図４に示すように、バッテリボックス２５の後面側にはクッション材としての弾性体３６が保持されており、該バッテリボックス２５はシートチューブ８側に押圧されて弾性体３６が圧縮された状態で取り付けられ、その上部がオートロック機構３７によって固定される。尚、バッテリボックス２５は弾性体３６との摩擦抵抗によって上下方向のガタが防がれる。
【００２６】
上記オートロック機構３７はシートチューブ８の上端部に固設されており、図６に示すように、これの本体３８に形成された凹部３８ａには出没自在なフック３９が臨んでいる。又、本体３８の側部には、不図示のキーを差し込むべきキー溝４０が開口している。
【００２７】
他方、バッテリボックス２５の上部には、オートロック機構３７の本体３８が嵌り込むべき側方が開放された凹部２５ｄが形成されており、該凹部２５ｄには、オートロック機構３７の本体３８に形成された凹部３８ａに嵌合すべき凸部２５ｅが形成されている。そして、この凸部２５ｅには、前記フック３９が係合すべき係合溝２５ｅ−１が形成されている。尚、本体３８は、バッテリボックス２５の取付状態において凹部２５ｄに嵌り込み、フック３９が係合溝２５ｅ−１に係合することにより、バッテリボックス２５の上方への移動及び前方又は左右への倒れを防止する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においてはバッテリボックス２５は車体フレームの略直交するダウンチューブ７とシートチューブ８によってその２辺が支持されるため、バッテリ２７を含む荷重を強度的に優れたダウンチューブ７とシートチューブ８に分散して支持せしめることができるとともに、車両として必須のダウンチューブ７とシートチューブ８を直接支持部材として利用することにより、必要最小限の部品でバッテリボックス２５を確実に固定することができ、部品点数と部品コストの削減を図ることができる。
【００２９】
又、バッテリボックス２５はそのまま外観部品を構成し、小型でコンパクトに構成されるため、外観デザインの自由度が高められるとともに、バッテリボックスをダウンチューブ上に延在させて固定するもの（図７及び図８参照）に比して、ダウンチューブ７の上方の空間が広がり、バッテリボックス２５は位置的にライダーの乗り降りの邪魔になることがない。尚、本実施の形態ではバッテリ２７を大型のＤセル（単一電池）２７ａで構成したが、小型のＣセル（単二電池）でバッテリ２７を構成すればバッテリボックス２５がより小型化され、該バッテリボックス２５がライダーの乗り降りの障害になることが更に少なくなる。
【００３０】
更に、本実施の形態ではサドル１０の直下にバッテリボックス２５を配置したため、バッテリ２７からパワーユニット１１までの配線が短くて済み、高い給電効率が得られるとともに、ライダーとバッテリボックス２５及びパワーユニット１１の重量が車体中心に集中して作用するため、高い操縦安定性が得られる。
【００３１】
ところで、図１に示すように装着状態にあるバッテリボックス２５を取り外すには、オートロック機構３７のキー溝４０に不図示のキーを差し込んでこれを回す。すると、フック３９が上方に没してこれとバッテリボックス２５側の係合溝２５ｅ−１との係合が解除されるため、バッテリボックス２５の固定状態が解除される。尚、このとき、圧縮状態にあった弾性体３６が元の状態に復元することによってバッテリボックス２５はシートチューブ８から若干離脱せしめられる。
【００３２】
上述のようにバッテリボックス２５のオートロック機構３７による固定が解除されると、ハンドル２８の前端とその下のカバー３１に形成された前記凹部３１ａに指を掛けてハンドル２８を起こし、ハンドル２８に形成された開口部２８ａに手を差し込んで図５に示すようにバッテリボックス２５をその底面の一部（図５のＣ部）を中心として車体前方（図５の実線矢印ａ方向）に所定角度だけ回動させた後、図５に鎖線にて示す位置にあるハンドル２８を掴んでバッテリボックス２５を持ち上げれば、ユーザーは片手でバッテリボックス２５を無理のない姿勢で簡単に取り外し、これに収納されたバッテリ２７を新しいものと交換したり、或はバッテリ２７を屋内で充電することができる。このようにバッテリボックス２５を取り外した状態においても、ダウンチューブ７とシートチューブ８を直接バッテリ搭載に利用する本実施の形態に係る電動自転車１は外観上は通常の自転車と相違ないため、ユーザーにデザイン上の違和感を与えることがない。そして、バッテリボックス２５を取り外すと、サイドカバー１５の上面に開口する開口部１５ａはシャッター３４によって閉じられ、これによって雄端子３５を雨や埃、或は悪戯等から保護することができる。尚、バッテリ２７の車載充電においても、ハンドル２８を図５に実線にて示す位置に保持した状態でなされ、このとき、前記充電レセプタクル３０はバッテリボックス２５の側部に露出している。
【００３３】
次に、上述のようにして取り外したバッテリボックス２５を再び装着するには、ハンドル２８を片手で持ってバッテリボックス２５を図５に示すようにセットし、該バッテリボックス２５をその底部の一部（図５のＣ部）を中心として車体後方（図５の破線矢印ｂ方向）に回動させ、その後面をシートチューブ８に押圧すれば、該バッテリボックス２５の上部がオートロック機構３７によってオートロックされて（つまり、バッテリボックス２５の係合溝２５ｅ−１にオートロック機構３７のフック３９が係合して）固定されるため、ユーザーは片手でバッテリボックス２５を無理のない姿勢で簡単に装着することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、バッテリボックスは車体フレームの略直交するダウンチューブとシートチューブによってその２辺が支持されるため、余分な部品を用いることなく最小限の部品でバッテリボックスを確実に固定することができ、部品点数と部品コストの削減を図ることができるという効果が得られる。そして、バッテリボックスはそのまま外観部品を構成し、小型でコンパクトに構成されるため、外観デザインの自由度が高められるとともに、バッテリボックスをダウンチューブ上に固定するものに比べて、位置的にバッテリボックスがライダーの乗り降りの邪魔にならない。
【００３５】
又、本発明によれば、片手でバッテリボックスを下部を中心として回動させてその上部をオートロック機構によってシートチューブに固定し、或は片手でオートロック機構によるバッテリボックスの固定を解除することができるため、バッテリボックスを片手で簡単に脱着することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電動自転車の側面図である。
【図２】  本発明に係る電動自転車のバッテリボックス取付部の破断側面図である。
【図３】  図２の矢視Ａ方向の破断面図である。
【図４】  図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】  バッテリボックスの着脱時の状態を示す破断側面図である。
【図６】  バッテリボックスのオートロック機構部の斜視図である。
【図７】  従来の電動自転車のバッテリボックス取付構造を示す側面図である。
【図８】  従来の電動自転車のバッテリボックス取付構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１    電動自転車
７    ダウンチューブ
８    シートチューブ
１０  シート
２５  バッテリボックス
２７  バッテリ
３７  オートロック機構
【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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