(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サドルを支持するシートチューブと、フロントフォークを支持するヘッドパイプから後斜め下方に延びて上記シートチューブに連結されるアッパーチューブとが車体側面視で略Ｖ字型に連結され、ペダル踏力と電動モーターの補助動力とを合成してその合力を駆動輪側に出力する補助動力アシスト装置のケーシングが車体側面視で上記略Ｖ字型に形成された車体フレームの中央下部に懸架搭載され、上記電動モーターの出力を制御する制御装置が上記補助動力アシスト装置のケーシング上部であって車体側面視でペダル踏力が入力されるクランクの先端回転軌跡の範囲内、かつケーシング外周面に沿わせて配置された補助動力アシスト式自転車の車体フレームにおいて、上記車体フレームの上記略Ｖ字型の連結部から下方に延びる左右一対のジョイント部材を設け、これらのジョイント部材の下端に車幅方向に離間して設けた左右一対のブラケットに設置幅を持たせ、このブラケットに上記補助動力アシスト装置のケーシングを締結することにより補助動力アシスト装置を車体フレームに懸架搭載したことを特徴とする補助動力アシスト式自転車の車体フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、人力と、電動モータ等の補助動力発生手段がもたらす補助動力とを合成して駆動輪に伝達する補助動力アシスト装置を搭載した補助動力アシスト式自転車の車体フレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車の車体に電動モータ等の補助動力発生手段を搭載し、その動力で人力をアシストすることによって登坂走行や向い風を受けながらの走行を容易にした補助動力アシスト式自転車がある。
【０００３】
このような補助動力アシスト式自転車は、その車体フレームに、ケーシングで密封された補助動力アシスト装置が搭載される。上記補助動力アシスト装置には、クランク軸（ペダル軸）が軸支されるとともに、前記補助動力発生手段と動力合成手段とが内蔵されている。上記動力合成手段は、人力、即ちクランク軸の回転力と、補助動力発生手段がもたらす補助動力とを合成して駆動輪に伝達するものであり、これには差動装置や遊星ギヤ装置等が用いられることが多い。
【０００４】
従来、このような補助動力アシスト式自転車において、車体フレームの構造部材の間に補助動力アシスト装置を連結することにより、補助動力アシスト装置自体を車体フレーム構造部材の一部とし、車体フレームの剛性向上と軽量化を両立させようとしたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、補助動力アシスト装置自体を車体フレーム構造部材の一部とする場合、前輪からの荷重やサドルに加わる乗員の体重が車体フレームを曲げようとする応力に対して充分な剛性を持たせる必要がある。特に、荷重が車体フレームを構成する各パイプ部材を撓ませることのないように考慮しなければならない。
【０００６】
しかしながら、従来の補助動力アシスト式自転車の車体フレームは、いずれも補助動力アシスト装置を車体フレーム構造部材の一部としたことにより、かえって剛性を低下させる結果となっていた。
【０００７】
また、補助動力アシスト装置の車体フレームに対する捩れ剛性が低く、強いペダル踏力によって補助動力アシスト装置が車体フレームに対して左右に揺回するのを防ぐため、補助動力アシスト装置の接続部近辺に補強部材等の設置を必要とし、このため逆に重量が増すといった事態も招いていた。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、補助動力アシスト装置を車体フレーム構造部材の一部とすることにより、車体フレームの剛性向上と軽量化を両立可能とし、特に補助動力アシスト装置の車体フレームに対する捩れ剛性を高めることのできる補助動力アシスト式自転車の車体フレームを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る補助動力アシスト式自転車の車体フレームは、サドルを支持するシートチューブと、フロントフォークを支持するヘッドパイプから後斜め下方に延びて上記シートチューブに連結されるアッパーチューブとが車体側面視で略Ｖ字型に連結され、ペダル踏力と電動モーターの補助動力とを合成してその合力を駆動輪側に出力する補助動力アシスト装置のケーシングが車体側面視で上記略Ｖ字型に形成された車体フレームの中央下部に懸架搭載され、上記電動モーターの出力を制御する制御装置が上記補助動力アシスト装置のケーシング上部であって車体側面視でペダル踏力が入力されるクランクの先端回転軌跡の範囲内、かつケーシング外周面に沿わせて配置された補助動力アシスト式自転車の車体フレームにおいて、上記車体フレームの上記略Ｖ字型の連結部から下方に延びる左右一対のジョイント部材を設け、これらのジョイント部材の下端に車幅方向に離間して設けた左右一対のブラケットに設置幅を持たせ、このブラケットに上記補助動力アシスト装置のケーシングを締結することにより補助動力アシスト装置を車体フレームに懸架搭載したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１のように構成した場合、前輪からの荷重とサドルに加わる乗員の体重とが、車体フレームを構成する各パイプ部材を撓ませることなく補助動力アシスト装置に伝えられる。このため、補助動力アシスト装置を車体フレーム構造部材の一部として有効に利用することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側面図である。
【００１４】
この補助動力アシスト式自転車１は、パラレルチューブ型の車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の中央下部に補助動力アシスト装置３が搭載され、上記補助動力アシスト装置３が車体フレーム２の構造部材を兼ねている。
【００１５】
上記車体フレーム２は、その前頭部にヘッドパイプ４が位置し、このヘッドパイプ４からアッパーチューブ５とロアーチューブ６が平行して後斜め下方に延びている。上記ロアーチューブ６はアッパーチューブ５の下部に沿って延びており、アッパーチューブ５の中間部とロアーチューブ６の後端部付近とが補強材７により連結され、アッパーチューブ５の後端部は急角度に設けられたシートチューブ８の下端部にシートラグ９を介して接合されている。このため、アッパーチューブ５とシートチューブ８は略Ｖ字型に配置されている。
【００１６】
図２(A)は、図１のIIA部の拡大図であり、図２(B)は図２(A)のIIB矢視による後面図である。また、図３は図２(A)のIII矢視による平面図である。
【００１７】
アッパーチューブ５とシートチューブ８の交点である前記シートラグ９からは左右一対のジョイント部材11Ｌ，11Ｒが下方に向かって延びている。このジョイント部材11Ｌ，11Ｒは例えばパイプ材で形成されており、その下端部は車幅方向に離間され、この下端部同士が車幅方向に延びるパイプ状のラグ部材12で連結されている。そして、上記ラグ部材12からは左右一対のチェーンステー13が後方に向かって延びている。
【００１８】
一方、前記シートチューブ８の上端部付近からは左右一対のシートステー14が後斜め下方に延びており、これらのシートステー14の下端部がリヤエンド15を介して前記チェーンステー13の後端部に接合されている。
【００１９】
前記ロアーチューブ６の後端部と前記ラグ部材12の下部には、それぞれ前部ブラケット16と、左右一対の後部ブラケット17Ｌ，17Ｒが固着されており、これら前後のブラケット16および17Ｌ，17Ｒに前記補助動力アシスト装置３がボルト18で固定される。このため、ロアーチューブ６の後端部は補助動力アシスト装置３を介してラグ部材12に連結されることになる。
【００２０】
図２(B)に示すように、ラグ部材12に設けられている上記ブラケット17Ｌ，17Ｒの設置幅Ｗは、左右のジョイント部材11Ｌ，11Ｒの下端部の幅に合わせられている。
【００２１】
車体フレーム２のヘッドパイプ４にはフロントフォーク19が回動自在に軸支され、このフロントフォーク19の下端部に前輪20が支持される。フロントフォーク19の上部にはハンドルポスト21を介してハンドルバー22が固定され、さらにフロントフォーク19には上記前輪20を覆うフロントフェンダ23と、前輪制動用のフロントブレーキ24、そして荷物積載用のバスケット25等が回動一体に設けられる。
【００２２】
また、車体フレーム２の後端部に位置する前記リヤエンド15には後輪26が軸支され、この後輪26を覆うリヤフェンダ27がチェーンステー13とシートステー14およびリヤエンド15に固定され、後輪制動用のリヤブレーキ28がシートステー14に設けられる。なお、リヤエンド15には駐車時に車体を立てるためのスタンド装置29も設けられている。
【００２３】
前記シートチューブ８には上方からシートポスト31が差し込まれて固定され、このシートポスト31の上端部にサドル32が取り付けられる。一方、補助動力アシスト装置３には車幅方向に延びるクランク軸33が軸支されており、このクランク軸33の両端部にクランク34Ｌおよびクランク34Ｒが固定され、両クランク34Ｌ，34Ｒの先端部にそれぞれペダル35が設けられている。
【００２４】
また、クランク軸33には補助動力アシスト装置３の右側に位置するドライブスプロケット36が軸装されており、このドライブスプロケット36と、後輪26に設けられたドリブンスプロケット37との間にチェーン38が巻装されている。
【００２５】
クランク軸33は、サドル32に着座した乗員が足でペダル35を踏むことによって矢印で示す正転方向に回転駆動され、ドライブスプロケット36はクランク軸33と同方向に回転し、この回転がチェーン38によってドリブンスプロケット37に伝達されて後輪26が駆動されるようになっている。
【００２６】
車体フレーム２のアッパーチューブ５とロアーチューブ６との間にはバッテリパッケージ40が固定されている。このバッテリパッケージ40は、例えば15個のバッテリ41と図示しない充電器とが合成樹脂製のバッテリケース42中に封入された構成となっている。なお、補助動力アシスト装置３の上部には制御装置43が取り付けられている。
【００２７】
図３に示すように、補助動力アシスト装置３は、例えばアルミ合金製のケーシング44の内部に補助動力発生手段としての電動モータ45と、動力合成手段としての差動装置46とが内蔵された構成となっている。なお、前記クランク軸33は上記差動装置46と同軸的に軸支されている。
【００２８】
電動モータ45のピニオンギヤ48と差動装置46との間には減速ギヤ列49が設けられている。電動モータ45は前記バッテリパッケージ40の電力により起動し、その出力が上記減速ギヤ列49により減速されて差動装置46に入力される。
【００２９】
一方、人力、即ちクランク軸33の回転力も差動装置46に入力され、差動装置46によって人力と電動モータ45の出力（補助動力）とが合成され、その合力が前記ドライブスプロケット36から出力されて後輪26に伝達される。
【００３０】
このため、補助動力のアシストによってペダル35の踏力が大幅に低減され、登坂走行や向い風を受けながらの走行が非常に楽になる。なお、前記制御装置43は電動モータ45の出力と人力との比率が理想的な配分となるように電動モータ45の出力を制御する。
【００３１】
このように構成された補助動力アシスト式自転車１の走行時には、車体フレーム２に前輪20からの荷重や、サドル32に掛かる乗員の体重が加わる。本発明では、車体フレーム２のアッパーチューブ５とシートチューブ８とを略Ｖ字型に配置し、その交点であるシートラグ９から下方に延ばしたジョイント部材11Ｌ，11Ｒの下端部に補助動力アシスト装置３を固定したため、上記荷重が車体フレーム２を構成する各パイプ部材を撓ませることなく補助動力アシスト装置３に伝えられる。このため、補助動力アシスト装置３を車体フレーム２の構造部材の一部として有効に利用することができ、車体フレーム２の剛性向上と軽量化を両立することができる。
【００３２】
また、本発明では上記ジョイント部材11Ｌ，11Ｒを左右一対に設け、その下端部を車幅方向に離間させ、この下端部同士を車幅方向に延びるラグ部材12で連結したため、左右のジョイント部材11Ｌ，11Ｒとラグ部材12とが三角形をなしており（図２(B)を参照）、これによってジョイント部材11Ｌ，11Ｒの車幅方向への曲げ剛性が大きく向上している。
【００３３】
さらに、上記ラグ部材12に補助動力アシスト装置３の後部を固定するブラケット17Ｌ，17Ｒを左右一対に設け、上記左右のブラケット17Ｌ，17Ｒの設置幅Ｗを左右のジョイント部材11Ｌ，11Ｒの下端部の幅に合わせたため、補助動力アシスト装置３の後部が幅広く支持され、これによって車体フレーム２に対する補助動力アシスト装置３の捩じれ剛性が飛躍的に向上する。したがって、強いペダル踏力によって補助動力アシスト装置３が車体フレーム２に対し左右に揺回することを確実に防止することができる。
【００３４】
そして、本発明ではヘッドパイプ４からアッパーチューブ５の下部に沿って延びるロアーチューブ６を設け、このロアーチューブ６の後端部に補助動力アシスト装置３を固定したため、前輪20からの荷重がロアーチューブ６を介して補助動力アシスト装置３に伝えられ、その際にロアーチューブ６には圧縮荷重あるいは引張り荷重のみが掛かり、曲げ荷重が作用することがない。このため、ロアーチューブ６の撓みが防止され、同時に補助動力アシスト装置３を車体フレーム２の構造部材の一部として一層有効に利用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る補助動力アシスト式自転車の車体フレームは、サドルを支持するシートチューブと、フロントフォークを支持するヘッドパイプから後斜め下方に延びて上記シートチューブに連結されるアッパーチューブとが車体側面視で略Ｖ字型に連結され、ペダル踏力と電動モーターの補助動力とを合成してその合力を駆動輪側に出力する補助動力アシスト装置のケーシングが車体側面視で上記略Ｖ字型に形成された車体フレームの中央下部に懸架搭載され、上記電動モーターの出力を制御する制御装置が上記補助動力アシスト装置のケーシング上部であって車体側面視でペダル踏力が入力されるクランクの先端回転軌跡の範囲内、かつケーシング外周面に沿わせて配置された補助動力アシスト式自転車の車体フレームにおいて、上記車体フレームの上記略Ｖ字型の連結部から下方に延びる左右一対のジョイント部材を設け、これらのジョイント部材の下端に車幅方向に離間して設けた左右一対のブラケットに設置幅を持たせ、このブラケットに上記補助動力アシスト装置のケーシングを締結することにより補助動力アシスト装置を車体フレームに懸架搭載したことを特徴とするものである。
【００３６】
このように構成した場合、前輪からの荷重とサドルに加わる乗員の体重とが、車体フレームを構成する各パイプ部材を撓ませることなく補助動力アシスト装置に伝えられる。このため、補助動力アシスト装置を車体フレーム構造部材の一部として有効に利用することができ、車体フレームの剛性向上と軽量化を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側面図。
【図２】本発明の一実施例を示すもので、(A)は図１のIIA部の拡大図、(B)は図２(A)のIIB矢視による後面図。
【図３】図２(A)のIII矢視による平面図。
【符号の説明】
１  補助動力アシスト式自転車
２  車体フレーム
３  補助動力アシスト装置
４  ヘッドパイプ
５  アッパーチューブ
６  ロアーチューブ
９  アッパーチューブとシートチューブの交点であるシートラグ
８  シートチューブ
１１Ｌ，１１Ｒ  ジョイント部材
１２  ラグ部材
１７Ｌ，１７Ｒ  後部ブラケット
１９  フロントフォーク
２０  前輪
２６  後輪
３２  サドル
Ｗ  後部ブラケットの設置幅
【図１】
0003572694.tif 000002
【図２】
0003572694.tif 000003
【図３】
0003572694.tif 000004