(57)【要約】【課題】電動モータの駆動力で人的駆動力をアシストする電動自転車において、クランク軸に加わる荷重を合理的に受け、モータユニットの構造上の制約をなくしたことを目的とする。【解決手段】モータユニット２０に人力による駆動力を発生させるクランク軸２１とこの人力による駆動力に電動駆動力を加える電動モータ２３を配置するとともに、上記クランク軸２１と電動モータ２３とは間隔をおいて位置させ、クランク軸２１はこのモータユニット２０に設けられた軸受け部で支持する。そして前記モータユニット２０の一部を抱え込むように支持する支持ブラケット５によるモータユニット２０の支持部位は、軸受け部の配設部と対応するところに設定した。したがって、クランク軸２１の荷重は支持ブラケット５を介して自転車フレームで受止められる。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人力による駆動力を発生させるクランク軸およびこの人力による駆動力に電動駆動力を加える電動モータを有し、かつクランク軸と所定間隔離れて前記電動モータを位置させたモータユニットと、このモータユニットの保持部で支持され、クランク軸を軸支する軸受け部と、自転車のフレームに取り付けられ、前記モータユニットの保持部を抱え込むように支持する支持ブラケットとを備え、上記支持ブラケットによるモータユニットの支持部位は、軸受け部を支持する保持部に設定したことを特徴とする電動自転車。
【請求項２】
支持ブラケットはモータユニットの電動モータと非対向関係に位置することを特徴とする請求項１記載の電動自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人力による駆動力に、電動モータなどを備えたモータユニットの駆動力を加えることで、坂道などでも楽に走行できる電動自転車は既に実用化されている。この種の電動自転車において、図８、図９に示すように、モータユニット５０を支持する１つの支持ブラケット５１により、メインパイプ５２と立パイプ５３とチェーンステー５４とを連結してなるフレーム構造が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このフレーム構造によれば、モータユニット５０を電動自転車の略中央の下方寄り位置に配置できて低重心となるため、メインパイプの下方から中央部にかけてモータユニットを配置したもの（例えば、特許文献２）に比べて、走行性が良好となるとともに、押して歩く際や段差での扱い易さが向上する。
【０００４】
図１０に示すように、モータユニット５０には、ペダル６０（図８参照）が組みつけられるクランク軸５５が挿通されているとともに、このクランク軸５５を回転自在に支持する軸受け部なども組み込まれて支持されている。このモータユニット５０は、クランク軸５５から踏力や搭乗者の体重を直接受けるので、モータユニット５０のユニットケース５６は十分な強度を有する厚肉の金属（アルミニウムやマグネシウム合金など）で形成されており、モータユニット５０自体が車体の強度を向上させる強度部品としても用いられていた。
【特許文献１】特開平９−２０７８５９号公報
【特許文献２】特開平６−２２７４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に開示されているようなモータユニット５０の取付構造によれば、モータユニット５０のユニットケース５６として十分な強度を有する厚肉の金属を用いざるを得ないため、その重量が大きくなるとともに、少しでも軽くしようとしてアルミニウムやマグネシウム合金などを用いるとユニットケース５６の材料コストが非常に高価となってしまうという課題もあった。
【０００６】
また、モータユニット５０を支持する支持ブラケット５１も、モータユニット５０に見合った重厚なものを作らざるを得ず、さらなる重量の増加を招き、この結果、電動自転車全体としても重量が多大となるという課題を生じていた。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、良好な強度を保持しながら、軽量化および製造コストの低減化を図ることができる電動自転車を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の電動自転車は、人力による駆動力を発生させるクランク軸およびこの人力による駆動力に電動駆動力を加える電動モータを有し、かつクランク軸と所定間隔離れて前記電動モータを位置させたモータユニットと、このモータユニットの保持部で支持され、クランク軸を軸支する軸受け部と、自転車のフレームに取り付けられ、前記モータユニットの保持部を抱え込むように支持する支持ブラケットとを備え、上記支持ブラケットによるモータユニットの支持部位は、軸受け部を支持する保持部に設定したもので、したがって、クランク軸に作用する踏力や搭乗者の体重などを、軸受け部を介して支持ブラケットで集中して受けることができるので、モータユニットのケースなどにそのモータユニット自体を支持可能な程度の樹脂などの部材を用いることができ、その結果、製造コストを低減させることができるとともに軽量化を図ることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、クランク軸に作用する踏力や体重などを支持ブラケットにより良好に受けることができるので、モータユニットのケースなどとして樹脂などの安価で軽い材料を用いることができ、その結果、製造コストを低減させることができるとともに、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態は、人力による駆動力を発生させるクランク軸およびこの人力による駆動力に電動駆動力を加える電動モータを有し、かつクランク軸と所定間隔離れて前記電動モータを位置させたモータユニットと、このモータユニットの保持部で支持され、クランク軸を軸支する軸受け部と、自転車のフレームに取り付けられ、前記モータユニットの保持部を抱え込むように支持する支持ブラケットとを備え、上記支持ブラケットによるモータユニットの支持部位は、軸受け部を支持する保持部に設定した。つまり、側面視した状態において、クランク軸と電動モータとは所定間隔離れて配置されており、すなわち、支持ブラケットはモータユニットの電動モータと非対向関係に位置するように配置されている。
【００１１】
（実施例）
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
図１〜図５に示すように、本実施例の電動自転車においては、それぞれがフレームである立パイプ１とチェーンステー２とメインパイプ３とを連結するハンガラグ４に、モータユニット２０を支持する金属製の支持ブラケット５が取り付けられている。そして、支持ブラケット５は、特にモータユニット２０におけるクランク軸２１の軸受け部２２を保持している保持部２０ａ，２０ｂを支持している。なお、図１、図２における１０はペダル、１３は大ギア、１４はバッテリユニットである。
【００１２】
モータユニット２０には、ペダル１０が組み付けられるクランク軸２１を回転自在に支持するベアリング軸受けからなる左右（ここで、この実施の形態の説明においては、左右とは、電動自転車に搭乗者が搭乗した状態での左右方向に対応する）の軸受け部２２Ａ，２２Ｂと、駆動力の駆動源としての電動モータ２３と、この電動モータ２３の回転駆動力を伝達する減速ギア群（図示せず）と、これらの軸受け部２２Ａ，２２Ｂ、電動モータ２３、減速ギア群などを外部から覆うユニットケース２４と、ユニットケース２４の外部に露出して配置されて減速ギア群（図示せず）を介して電動モータ２３の回転駆動力が伝達される出力ギア２５などが設けられている。ここで、ユニットケース２４は樹脂製とされて、軽量化が図られているとともに、樹脂成形により安価に製造されている。
【００１３】
また、この電動自転車は、ペダル１０より入力される踏力に、モータユニット２０の回転駆動力から伝達される駆動力を付加しながら、走行できるようになっている。
支持ブラケット５は、その上部がハンガラグ４に側方からハンガラグ４を覆うようにして取り付けられている取付部５ａ，５ｂと、両側面部５ｃ，５ｄの下端部間をつなぐ下面部５ｅ，５ｆとからなる。各取付部５ａ，５ｂの中央部には、略筒形状に突出する支持部５ｇ，５ｈがそれぞれ一体形成され、これらの支持部５ｇ，５ｈが、モータユニット２０の保持部２０ａ，２０ｂに両側方から外嵌されて、これらの支持部５ｇ，５ｈにより軸受け部２２を保持した両側の保持部２０ａ，２０ｂを抱え込むように挟持している。
【００１４】
また、軸受け部２２を覆っている箇所（保持部２０ａ，２０ｂ）のユニットケース２４と、支持ブラケット５の支持部５ｇ，５ｈとの間には、硬質ウレタンゴム製の緩衝材７が介装されている。さらに、支持ブラケット５の下面部５ｅ，５ｆは、ユニットケース２４の前側底面部の下方に配置されている。
【００１５】
なお、この実施の形態においては、支持ブラケット５は、左側の取付部５ａ，側面部５ｃとこの側面部５ｃの下端部より右側に屈曲された下面部５ｅの左側部分とからなる第１部材と、右側の取付部５ｂ，側面部５ｄとこの側面部５ｄの下端部より左側に屈曲された下面部５ｆの右側部分とからなる第２部材との左右２つの部材から構成されており、これら第１の部材の下面部５ｅと、第２の部材の下面部５ｆとをねじ５ｉ（図４参照）で固定することで連結されている。
【００１６】
また、右側の第２部材は取付部５ｂの上部がハンガラグ４に溶着されており（図４参照）、この取付部５ｂの上部はハンガラグ４に溶着し易いように、ハンガラグ４に沿った略筒形状とされている。また、左側の第１部材は下面部５ｅで前記ねじ５ｉで固定されているとともに、ハンガラグ４に当接されている取付部５ａの上部では、ハンガラグ４の側部を、第１部材の取付部５ａと第２部材の取付部５ｂとにより挟んだ状態で固定用ボルト３１、ナット３２の螺合により固定されている。なお、両方の部材を溶着したり、ボルトなどのねじ止め構造としたりしても差し支えない。
【００１７】
また、図２、図３に示すように、ハンガラグ４を介して互いに結合された立パイプ１とチェーンステー２との間にはブリッジ金具８が架け渡されて溶着されている。そして、このブリッジ金具８にモータユニット２０の後部（詳しくはユニットケース２４に形成された後部フランジ部２４ａ）が取付ボルト９によりその上端でねじ止めされて支持されている。
【００１８】
また、モータユニット２０の前部は支持ブラケット５の左右の側面部５ｃ，５ｄを通して取付ねじ１１が挿通され、この取付ねじ１１によっても支持ブラケット５に固定されている。
【００１９】
上記構成によれば、支持ブラケット５によりクランク軸２１の軸受け部２２を支持するモータユニット２０の保持部２０ａ，２０ｂを支持するように構成したので、クランク軸２１にペダル１０から作用する踏力や搭乗者の体重などの力が作用した場合でも、この力を、ハンガラグ４に結合されている支持ブラケット５により集中して受けることができる。また、この場合に、支持ブラケット５の支持部５ｇ，５ｈが略筒形状であるため、軸受け部２２からの力を良好かつ強固に支持することができる。
【００２０】
したがって、モータユニット２０自体には、前記踏力や搭乗者の体重などの力があまり直接に作用しなくなり、ユニットケース２４として、そのモータユニット２０自体の重量を保持できる程度の強度を有する材料を使用するだけで済み、金属に対して強度で劣っている樹脂を使用しても支障をきたすことがない。これにより、ユニットケース２４として樹脂を採用することで、軽量化および製造コストの低減を図ることができ、また、ユニットケース２４として大きな強度を持たせなくて済むため、ユニットケース２４を従来のものより小型化することができる。
【００２１】
また、支持ブラケット５の支持部５ｇ，５ｈとモータユニット２０の保持部２０ａ，２０ｂとの間に緩衝材７を介装したことにより、クランク軸２１からの力が軸受け部２２に偏って作用した場合でも、緩衝材７を介して良好に分散されながら支持ブラケット５に伝達されて、支持ブラケット５により軸受け部２２からの力を良好に受けることができる。
【００２２】
また、支持ブラケット５は金属製であり、軸受け部２２を覆っているユニットケース２４は樹脂製であるため、温度膨張率による寸法差を生じることがあるが、このような場合でも前記寸法差を緩衝材７で吸収することができる。さらに、電動自転車の長期使用による経年変化により、支持ブラケット５の支持部５ｇ，５ｈとユニットケース２４の保持部２０ａ，２０ｂとの間に隙間ができることがあるが、このような場合でも、この間の隙間に緩衝材７が入り込み、力が一部に集中することが防止され、支持ブラケット５により軸受け部２２からの力を良好に受けることができる。
【００２３】
また、上記のように、支持ブラケット５として金属材料を使用し、モータユニット２０のユニットケース２４として樹脂部材を用いた場合には、緩衝材７を介装しないと、支持ブラケット５とユニットケース２４の保持部２０ａ，２０ｂとの接触箇所で、磨耗するおそれがあるが、緩衝材７を介装することで、このような磨耗が生じることを防止できる。
【００２４】
また、ブリッジ金具８を設けたことにより、ハンガラグ４の近傍箇所に、このブリッジ金具８と立パイプ１とチェーンステー２とにより側面視して三角形状のトラス構造体を形成することができるので、ブリッジ金具８によりモータユニット２０の後部を強固に支持することができるだけでなく、ハンガラグ４近傍箇所のフレーム体としての強度を向上させることができる。
【００２５】
さらに、走行時に路面側より上方に突出する突起物や石などがあったり、段差がある箇所を走行したりする場合でも、前記突起部や石、段差部などに支持ブラケット５の下面部５ｅ，５ｆが当たることで、モータユニット２０への底打ちが防止されて、モータユニット２０が保護される。
【００２６】
なお、緩衝材７としては、硬質ウレタンゴム製に限るものではなく、他のゴムや樹脂など、弾性を有する材料であればよい。また、支持ブラケット５の支持部５ｇ，５ｈを軸受け部２２の直径より僅かに小さく成形して、支持ブラケット５の支持部５ｇ，５ｈ内にユニットケース２４における軸受け部２２の箇所を圧入することなどして密着させることにより、緩衝材７を省くことも可能である。
【００２７】
また、上記実施の形態においては、略筒形状の支持部５ｇ，５ｈが一体形成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、図６、図７に示すように、上下に２分割した略円弧形状の分割支持部５ｊ，５ｋ，５ｍ，５ｎ同士を、そのつば状部分で連結手段としての連結ねじ４１，４２により結合して、ユニットケース２４におけるクランク軸２１の軸受け部２２の保持部２０ａ，２０ｂを支持してもよい。この場合には、モータユニット２０のメンテナンス時などに、連結ねじ４１，４２および下方側の分割支持部５ｋ，５ｎを外すことで、モータユニット２０の取り付けや取り外しを比較的容易に行うことができる。また、取付時には、連結ねじ４１，４２の締付具合を調節することで、分割支持部５ｊ，５ｋ，５ｍ，５ｎによる組付け力を調整することができる。
【００２８】
また、上記実施の形態においては、支持ブラケット５をハンガラグ４に固定した場合を述べたが、これに限るものではなく、ハンガラグ４近傍のメインパイプ３や立パイプ１、チェーンステー２などの各フレーム部分の何れかもしくは複数の部分に跨って固定しても同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例を示す電動自転車の左側面図（チェーンカバーなどを省いた状態）
【図２】（ａ）同電動自転車のモータユニット取付装置の左側面図、（ｂ）モータユニット取付装置の部分切欠左側面図
【図３】同モータユニット取付装置の要部右側面図
【図４】図３のIV−IV線で切断した同モータユニット取付装置の要部正面断面図
【図５】同モータユニット取付装置の要部斜視図
【図６】本発明の他の実施例にかかるモータユニット取付装置の要部右側面図
【図７】図６のVII−VII線で切断した同モータユニット取付装置の要部正面断面図
【図８】従来の電動自転車の左側面図
【図９】同従来の電動自転車の左側面図（チェーンカバーなどを省いて状態）
【図１０】同従来の電動自転車のモータユニット取付装置の要部左側面図
【符号の説明】
【００３０】
１        立パイプ（フレーム）
２        チェーンステー（フレーム）
３        メインパイプ（フレーム）
４        ハンガラグ
５        支持ブラケット
５ａ，５ｂ    取付部
５ｃ，５ｄ    側面部
５ｅ，５ｆ    下面部
５ｇ，５ｈ    支持部
５ｊ，５ｋ，５ｍ，５ｎ    分割支持部
７        緩衝材
８        ブリッジ金具
１０      ペダル
２０      モータユニット
２０ａ，２０ｂ      保持部
２１      クランク軸
２２（２２Ａ，２２Ｂ）    軸受け部
２３        電動モータ
２４        ユニットケース
４１，４２    連結ねじ（連結手段）
【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】
2004168314.tif 000011
【図１０】
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