(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、該電動モータの電源となるバッテリと、該バッテリを収容するバッテリ収容ケースとを備え、
前記バッテリ収容ケースが前記バッテリ全体を包囲し、前記バッテリ収容ケースがフレームを挟んで取り付けられると共に、
前記バッテリ収容ケースは、前記フレームに対する取付面だけでなく、該取付面と対向する外側面がともに断面Ｕ字状に形成されていることを特徴とする電動自転車。
【請求項２】
前記バッテリが、複数の円筒形状の電池を含み、該電池を、その長手方向に積層配置するとともに、前記バッテリ収容ケースのＵ字状断面に沿って並行配置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】
前記バッテリ収容ケースを前記フレームに対して取り付けるケース取付部を備え、該ケース取付部が前記フレームを挟んで前記バッテリ収容ケースと反対側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動自転車。
【請求項４】
電動モータと、該電動モータの電源となるバッテリと、該バッテリを収容するバッテリ収容ケースと、フレームを挟んで前記バッテリ収容ケースと反対側に配置され、前記バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、
前記バッテリ収容ケースが、前記バッテリ全体を包囲し、前記バッテリ収容ケースが前記フレームを挟んで取り付けられると共に、
前記ケース取付部が、前記バッテリ収容ケースを係止するフックと、所定のカギを挿入することにより回動可能となるカギ穴とを備え、該カギ穴の回動に連動して前記フックによる前記バッテリ収容ケースの係止または開放が行われることを特徴とする電動自転車。
【請求項５】
電動モータと、該電動モータの電源となるバッテリと、該バッテリを収容するバッテリ収容ケースと、フレームを挟んで前記バッテリ収容ケースと反対側に配置され、前記バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、
前記バッテリ収容ケースが、前記バッテリ全体を包囲し、前記バッテリ収容ケースが前記フレームを挟んで取り付けられると共に、
前記ケース取付部に突設された入力端子と前記バッテリ収容ケースに凹設された出力端子とが互いに対向する位置に配置され、前記入力端子の突出量が前記出力端子の凹み量より大きく形成されていることを特徴とする電動自転車。
【請求項６】
前記ケース取付部は、前記入力端子を前記バッテリ収容ケースが離間する方向に付勢する付勢手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の電動自転車。
【請求項７】
電動モータと、該電動モータの電源となるバッテリと、該バッテリを収容するバッテリ収容ケースと、フレームを挟んで前記バッテリ収容ケースと反対側に配置され、前記バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、
前記バッテリ収容ケースが、前記バッテリ全体を包囲し、前記バッテリ収容ケースが前記フレームを挟んで取り付けられると共に、
前記ケース取付部は、前記バッテリ収容ケースの一端が嵌入する嵌入孔を有する第１の部分と、前記バッテリ収容ケースの他端を係止する第２の部分とを含むことを特徴とする電動自転車。
【請求項８】
前記バッテリ収容ケースは、前記フレームに対する取付面だけでなく、該取付面と対向する外側面がともに断面Ｕ字状に形成されていることを特徴とする請求項４ないし７のいずれか１項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、電動モータとその電源となるバッテリ収容ケースを備えた電動自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人力により駆動可能な自転車本体に電動モータを搭載して、人力による駆動力を補助する電動自転車の開発が進んでいる。
【０００３】
図１２は、従来の電動自転車の概略構成を表しており、１はこの電動自転車本体を構成するフレームである。このフレーム１は、前輪４が回転自在に設けられたフロントフォーク５を操舵自在に支持するヘッドパイプ１ａと、このヘッドパイプ１ａから後方に延びるダウンチューブ１ｂと、このダウンチューブ１ｂの中間部で溶着されたシートチューブ１ｃと、このシートチューブ１ｃの下端部に溶着されたボトムブラケット７と、そのボトムブラケット７とダウンチューブ１ｂの後端部とを連結するチェーンステ１ｄとから構成されている。
【０００４】
そして、フロントフォーク５の上端部にはハンドル６が装着されており、また、シートチューブ１ｃの上端部にはシートピラーチューブ８を介してサドル９が取り付けられている。
【０００５】
ダウンチューブ１ｂの後端部には、後輪１２が回転自在に設けられた駆動ユニット１１が取り付けられている。その駆動ユニット１１は、モータ１０の駆動力を後輪１２に伝達する機構と、ペダル１３を踏んでチェーンホイール１４を回転させることにより、チェーン１５を介して後輪１２を回転させる機構を備えている。
【０００６】
また、モータ１０を駆動させるためのバッテリが収容されたバッテリ収容ケース３０は、直方体形状のため、ダウンチューブ１ｂに直接取り付けることが困難である。このため、ダウンチューブ１ｂの上面には、バッテリ収容ケース３０を着脱する着脱機構を備えたケース取付部２０が設けられている。このケース取付部２０は、バッテリ収容ケース３０を取り付けるために、底面が平坦で、その周囲をバッテリ収容ケース３０の形状に合わせた側壁が取り囲む凹部を備えている。
【０００７】
一方、電動自転車のペダル１３を踏むことによって発生するトルクは、駆動ユニット１１内に設けられたトルクセンサ（図示せず）により検出され、そのトルクの大きさに応じて電動モータ１０の駆動を制御している。その結果、自転車の後輪１２には、人力によるトルクに加え、その人力トルクの値に応じた大きさのモータ出力トルクが供給され、人力による駆動力が補助される。
【０００８】
また、バッテリ収容ケース３０の出力電圧が低下したときは、そのバッテリ収容ケース３０をケース取付部２０から取り外し、専用の充電装置によって充電を行っている。
【０００９】
しかしながら、この従来の電動自転車では、バッテリ収容ケース３０の幅がダウンチューブ１ｂの幅より大きく、バッテリ収容ケース３０を直接ダウンチューブ１ｂに取り付けると、不安定になるため、強固な構成を有するケース取付部２０が必要になるという問題があった。
【００１０】
更に、バッテリ収容ケース３０を、ダウンチューブ１ｂ上面に配置するため、ダウンチューブ１ｂ上方の空間を狭めてしまい、電動自転車の乗降の際邪魔になるという問題があった。
【００１１】
このため、最近では、図１３に示すように、バッテリ収容ケース１３０を取り付けるケース取付部１２０を、シートチューブ１ｃと後輪１２との間に配置した電動自転車が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電動自転車においても、バッテリ収容ケース１３０を取り付けるために、強固な構成を有する筒状のケース取付部１２０が必要になるという問題が依然として残っている。
【００１３】
更に、ケース取付部１２０を取り付けるために、シートチューブ１ｃと後輪１２との間に別途空間を設けなければならないため、市販されている自転車のフレームでは、バッテリ収容ケース１３０を収納するに十分な空間が確保できなくなり、別途専用のフレームを設計する必要があり、コストがかかるという問題があった。
【００１４】
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであって、ケース取付部の構成を簡略化すると共に、バッテリ収容ケースが乗降の妨げにならないようにフレームに取り付けられ、且つ、設計上の制約が少ない電動自転車を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の電動自転車は、電動モータと、その電動モータの電源となるバッテリと、そのバッテリを収容するバッテリ収容ケースとを備え、バッテリ収容ケースがバッテリ全体を包囲し、バッテリ収容ケースがフレームを挟んで取り付けられると共に、バッテリ収容ケースは、前記フレームに対する取付面だけでなく、その取付面と対向する外側面がともに断面Ｕ字状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
そして、  バッテリが、複数の円筒形状の電池を含み、その電池を、その長手方向に積層配置するとともに、バッテリ収容ケースのＵ字状断面に沿って並行配置する構成としても良い。
【００１７】
また、バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、そのケース取付部がフレームを挟んでバッテリ収容ケースと反対側に配置される構成としても良い。
【００１８】
本願の第２の電動自転車は、電動モータと、その電動モータの電源となるバッテリと、そのバッテリを収容するバッテリ収容ケースと、フレームを挟んでバッテリ収容ケースと反対側に配置され、バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、バッテリ収容ケースが、バッテリ全体を包囲し、バッテリ収容ケースが前記フレームを挟んで取り付けられると共に、ケース取付部が、バッテリ収容ケースを係止するフックと、所定のカギを挿入することにより回動可能となるカギ穴とを備え、そのカギ穴の回動に連動してフックによるバッテリ収容ケースの係止または開放が行われることを特徴とする。
【００１９】
本願の第３の電動自転車は、電動モータと、その電動モータの電源となるバッテリと、そのバッテリを収容するバッテリ収容ケースと、フレームを挟んでバッテリ収容ケースと反対側に配置され、バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、バッテリ収容ケースが、バッテリ全体を包囲し、バッテリ収容ケースがフレームを挟んで取り付けられると共に、ケース取付部に突設された入力端子とバッテリ収容ケースに凹設された出力端子とが互いに対向する位置に配置され、入力端子の突出量が出力端子の凹み量より大きく形成されていることを特徴とする。
【００２０】
そして、ケース取付部は、入力端子をバッテリ収容ケースが離間する方向に付勢する付勢手段を備えている構成としても良い。
【００２１】
本願の第４の電動自転車は、電動モータと、その電動モータの電源となるバッテリと、そのバッテリを収容するバッテリ収容ケースと、フレームを挟んでバッテリ収容ケースと反対側に配置され、バッテリ収容ケースをフレームに対して取り付けるケース取付部を備え、バッテリ収容ケースが、バッテリ全体を包囲し、バッテリ収容ケースがフレームを挟んで取り付けられると共に、ケース取付部は、バッテリ収容ケースの一端が嵌入する嵌入孔を有する第１の部分と、バッテリ収容ケースの他端を係止する第２の部分とを含むことを特徴とする。
【００２２】
そして、上記第２ないし第４の電動自転車において、バッテリ収容ケースは、フレームに対する取付面だけでなく、その取付面と対向する外側面がともに断面Ｕ字状に形成されている構成としても良い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動自転車の一実施形態例を、図面に沿って具体的に説明する。尚、上述した従来構成（図１２参照）と同一構成部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の電動自転車の概略構成を示す側面図である。
【００２５】
図１中、３は電動自転車に搭載されるバッテリ収容ケースであり、そのバッテリ収容ケース３は、シートチューブ１ｃに対して直接取り付けられている。また、シートチューブ１ｃは、上側係止部２ａと下側係止部２ｂとからなるケース取付部２を備えており、このケース取付部２によりバッテリ収容ケース３がシートチューブ１ｃから外れないように係止されている。
【００２６】
次に、バッテリ収容ケース３の構成を図面に沿って説明する。
【００２７】
図２は、バッテリ収容ケース３の外観を示す斜視図であり、図３はその内部構成を示す斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、バッテリ収容ケース３は、底面がＵ字形の柱体形状をなしており、その取付面側に、シートチューブ１ｃを囲繞するように断面Ｕ字形の凹部が設けられている。
【００２９】
また、図３に示すように、バッテリ収容ケース３の内部には、バッテリ３４として単一型ＮｉＣｄ充電電池が縦方向に４列、Ｕ字形凹部３３に沿って５列に配置されており、これら２０本を直列接続することにより、５Ａｈの容量を得ている。
【００３０】
図４は、図２の領域Ａで囲まれた構成を示す斜視図であり、図５は、図２の領域Ｂで囲まれた構成を示す斜視図である。
【００３１】
図４に示すように、バッテリ収容ケース３の上面には、一対の矩形の係合孔３１が開設されており、この係合孔３１に後述する上側係止部２ａのフック２４が係合する。また、バッテリ収容ケース３の側面には、後述する入力端子２３が嵌入する一対の端子孔３２ａが設けられており、その底面にバッテリからの電流を出力する出力端子３２が形成されている。
【００３２】
また、図５に示すように、バッテリ収容ケース３の下面には、バッテリ収容ケース３を自転車本体から取り外したときにバッテリ収容ケース３を支持する樹脂製の脚部３５が設けられている。この脚部３５は、３つの突起３５ａ、３５ｂ、３５ｃから構成されており、これらの中央に位置する突起３５ｂが後述する下側係止部２ｂの嵌入孔２１に嵌入される。
【００３３】
次に、バッテリ収容ケース３が取り付けられるシートチューブ１ｃに設けられたケース取付部２の構成を図面に沿って説明する。
【００３４】
図６は、バッテリ収容ケース３がシートチューブ１ｃに装着されていない状態におけるケース取付部２の構成を示す斜視図である。
【００３５】
図６に示すように、シートチューブ１ｃには、バッテリ収容ケース３を着脱するためのケース取付部２が取り付けられている。このケース取付部２は、バッテリ収容ケース３の上側を係止する上側係止部２ａと、その下側を係止する下側係止部２ｂとから構成されている。
【００３６】
上側係止部２ａは、バッテリ収容ケース３の上面に設けられた一対の係合孔３１に係合するフック２４と、そのフック２４を回動させる機構に繋がるカギ穴２５ｂと、バッテリ収容ケース３の側面に設けられた一対の出力端子３２に接続する突起状の入力端子２３とから構成されており、シートチューブ１ｃ上方に取付金具２２により固定されている。
【００３７】
取付金具２２は、金属板の中央部分にシートチューブ１ｃを囲繞する曲面部分２２ｂを設けた形状をしており、その曲面部分２２ｂにおいてシートチューブ１ｃにネジ止めされ、その両側の平坦部分２２ａにおいて上側係止部２ａに夫々ネジ止めされている。また、取付金具２２の平坦部分２２ａには、上側係止部２ａから突出した入力端子２３が貫通する一対の開口２２ｃが設けられている。
【００３８】
一方、下側係止部２ｂは、シートチューブ１ｃにネジ止めされていると共に、シートチューブ１ｃに直交する方向に突出する舌片を備えている。この舌片には、バッテリ収容ケース３の脚部３５ｂが嵌入される嵌入孔２１が設けられている。
【００３９】
次に、上述した電動自転車におけるバッテリ収容ケース３の着脱動作を図面に沿って説明する。
【００４０】
ここで、図６はバッテリ収容ケース３をシートチューブ１ｃに装着していない状態におけるケース取付部２の構成を示す斜視図であり、図８の破線はその断面図を示している。また、図７は、バッテリ収容ケース３をシートチューブ１ｃに装着した状態におけるケース取付部２の構成を示す斜視図であり、図８の実線はその断面図を示している。
【００４１】
図７及び図８の実線に示すように、バッテリ収容ケース３の装着状態においては、バッテリ収容ケース３の脚部３５ｂが、シートチューブ１ｃに取り付けられた下側係止部２ｂの嵌入孔２１に上側から嵌入されると共に、バッテリ収容ケース３上面の一対の係合孔３１に、シートチューブ１ｃに取り付けられた上側係止部２ａの一対のフック２４が夫々係合している。
【００４２】
このフック２４は、回動支点２８を中心に回動するように上側係止部２に取り付けられていると共に、その回動支点２８を挟んだ反対側の端部がリンク部材２７の一端に連結されている。そして、リンク部材２７の他端は、カギ２５ａの回転に連動して回転する回転体２６の回転軸から偏心した位置に連結されている。これにより、カギ穴２５ｂにカギ２５ａを挿入して回転させることで、フック２４を上下方向に回動させることができる。
【００４３】
また、入力端子２３は、上側係止部２ａとの間に設けられたバネ２９により外側に付勢されていると共に、その突出量がバッテリ収容ケース３の端子孔３２ａの凹み量より大きく設定されている。このため、上側係止部２ａから突出する入力端子２３は、バッテリ収容ケース３の側面に設けられた一対の端子孔３２ａに嵌まり込んで、夫々の底面に形成された出力端子３２に押し付けられる。これにより、両端子２３、３２間の確実な接続を図ることができる。
【００４４】
このようなバッテリ収容ケース３をシートチューブ１ｃに装着した状態から、バッテリ収容ケース３を取り外す場合について以下に説明する。
【００４５】
上側係止部２ａのカギ穴２５ｂに、カギ２５ａを差し込んで左側に回転すると、このカギ２５ａの回転に連動して回転体２６がカギ２５ａと同方向に回転する。そして、回転体２６が回転すると、この回転体２６に連結されたリンク２７が引き下げられる共に、フック２４が回動軸２８を中心に上方向に移動する。これにより、図６及び図８の破線で示すように、フック２４とバッテリ収容ケース３の係合孔３１との係合が開放されると共に、入力端子２３を付勢するバネ２９の付勢力により、バッテリ収容ケース３がシートチューブ１ｃから離れる。
【００４６】
逆に、バッテリ収容ケース３をシートチューブ１ｃに装着する場合については、バッテリ収容ケースの脚部３５ｂを下側係止部２ｂの嵌入孔２１に嵌入した後、バッテリ収容ケース３をシートチューブ１ｃに押し付けた状態で、カギ２５ａを右側に回転させることにより、フック２４がバッテリ収容ケース３の係合孔３１に係合する。これにより、バッテリ収容ケース３は、シートチューブ１ｃに固定される。
【００４７】
尚、上記実施形態例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００４８】
例えば、上記実施形態例の説明では、バッテリ収容ケース３を、シートチューブ１ｃを囲繞する底面がＵ字形の柱体形状となるように構成したが、バッテリ収容ケース３を可撓部材から構成して、シートチューブ１ｃの周囲に巻回させるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態例の説明では、バッテリ収容ケース３が１個の場合について説明したが、バッテリ収容ケース３の取付面の断面形状を半円形としたもの２個でシートチューブ１ｃを挟み込むことにより、フレーム全周を囲繞するように取り付けることができる。
【００５０】
また、上記実施形態例の説明では、バッテリ収容ケース３をシートチューブ１ｃに装着する場合について説明したが、図９に示すようにダウンチューブ１ｂの上側に装着したり、図１０に示すようにダウンチューブ１ｂの下側に装着したり、また、図１１に示すようにヘッドパイプ１ａに装着したりしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
【００５２】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、フレームに対してバッテリ収容ケースを容易に位置決めすることができ、また、バッテリ収容ケースの上側の突出量が小さくなり、乗降の妨げにならないようにすることができる。
【００５３】
また、フレームの上側だけでなく左右側にもバッテリが配置されるため、フレームの横方向の強度が向上し、また、フレームのあらゆる部分に装着することができると共に、ケース取付部の構成を簡素化することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電動自転車の概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の電動自転車に搭載されるバッテリ収容ケースの外観を示す斜視図である。
【図３】図２で示したバッテリ収容ケースの内部構成を示す斜視図である。
【図４】図２で示したバッテリ収容ケースの領域Ａで囲まれた部分の構成を示す斜視図である。
【図５】図２で示したバッテリ収容ケースの領域Ｂで囲まれた部分の構成を示す斜視図である。
【図６】図２で示したバッテリ収容ケースをシートチューブに装着していない状態におけるケース取付部の構成を示す斜視図である。
【図７】図２で示したバッテリ収容ケースをシートチューブに装着した状態におけるケース取付部の構成を示す斜視図である。
【図８】図２で示したバッテリ収容ケースの着脱動作を示す断面図である。
【図９】本発明の電動自転車において、バッテリ収容ケースをダウンチューブ上側に取り付けた場合の概略構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の電動自転車において、バッテリ収容ケースをダウンチューブ下側に取り付けた場合の概略構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の電動自転車において、バッテリ収容ケースをヘッドパイプに取り付けた場合の概略構成を示す側面図である。
【図１２】従来の電動自転車の概略構成を示す側面図である。
【図１３】従来の電動自転車の他の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１    フレーム
２    ケース取付部
３    バッテリ収容ケース
３４    バッテリ
１０    電動モータ
【図１】
0003561677.tif 000002
【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】
0003561677.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003561677.tif 000011
【図１１】
0003561677.tif 000012
【図１２】
0003561677.tif 000013
【図１３】
0003561677.tif 000014