(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ペダル踏力と電動モータ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３と、上記電動モータの出力を制御する制御装置43とを備え、上記制御装置43を上記補助動力アシスト装置３のケーシング44に配設した上で上記ケーシング44を車体フレーム２に搭載懸架し、このケーシング44を車体フレーム２の構造部材として兼用した。【選択図】　図２
2004136890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル踏力と電動モータ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と、上記電動モータの出力を制御する制御装置とを備え、上記制御装置を上記補助動力アシスト装置のケーシングに配設した上で上記ケーシングを車体フレームに搭載懸架し、このケーシングを車体フレームの構造部材として兼用したことを特徴とする補助動力アシスト式自転車。
【請求項２】
前記ケーシングを、車体側面視で前記車体フレームのシートチューブ下端よりも下方に締結固定して搭載したことを特徴とする請求項１に記載の補助動力アシスト式自転車。
【請求項３】
前記車体フレームのシートチューブと接合するシートラグから下方に延び、その下部が車幅方向に離間するジョイント部材を設け、このジョイント部材の下端から後方に延びる左右一対のチェーンステーを設けてその後端に駆動輪を軸支し、前記補助動力アシスト装置のケーシングを上記ジョイント部材の下端間に設置幅を持たせてその間に締結固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の補助動力アシスト式自転車。
【請求項４】
前記補助動力アシスト装置のケーシングは、ペダル踏力が入力されるクランク軸を軸支するとともに、電動モータと動力合成手段と減速装置とを内蔵したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の補助動力アシスト式自転車。
【請求項５】
前記補助動力アシスト装置のケーシングの前後部分を前記車体フレームに締結固定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の補助動力アシスト式自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、人力と、電動モータ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。
【背景技術】
【０００２】
　自転車の車体に電動モータを搭載し、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。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、電動モータと動力合成手段が内蔵される。動力合成手段は、人力、即ちクランク軸の回転力と、電動モータ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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　しかしながら、このような補助動力アシスト装置を車体フレームに搭載することにより、車体フレームの重量増加と剛性低下を招く懸念があった。
【０００５】
　本発明は、この問題点を解決するためになされたもので、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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　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は、請求項１に記載したように、ペダル踏力と電動モータ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と、上記電動モータの出力を制御する制御装置とを備え、上記制御装置を上記補助動力アシスト装置のケーシングに配設した上で上記ケーシングを車体フレームに搭載懸架し、このケーシングを車体フレームの構造部材として兼用したことを特徴とする。
【０００７】
　また、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項２に記載したように、前記ケーシングを、車体側面視で前記車体フレームのシートチューブ下端よりも下方に締結固定して搭載したことを特徴とする。
【０００８】
　さらに、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項３に記載したように、前記車体フレームのシートチューブと接合するシートラグから下方に延び、その下部が車幅方向に離間するジョイント部材を設け、このジョイント部材の下端から後方に延びる左右一対のチェーンステーを設けてその後端に駆動輪を軸支し、前記補助動力アシスト装置のケーシングを上記ジョイント部材の下端間に設置幅を持たせてその間に締結固定したことを特徴とする。
【０００９】
　そして、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項４に記載したように、前記補助動力アシスト装置のケーシングは、ペダル踏力が入力されるクランク軸を軸支するとともに、電動モータと動力合成手段と減速装置とを内蔵したことを特徴とする。
【００１０】
　また、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項５に記載したように、前記補助動力アシスト装置のケーシングの前後部分を前記車体フレームに締結固定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
　請求項１および請求項２の構成によれば、車体フレームの剛性向上と軽量化を両立させることができ、請求項３の構成によれば、特に車体フレームの捩れ剛性を向上させることができる。
【００１２】
　また、請求項４の構成によれば、車体軽量化に貢献でき、請求項５の構成によれば、車体フレームのロアーチューブの撓みを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　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には駆動輪である後輪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。本実施形態では、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、本実施形態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、本実施形態ではヘッドパイプ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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】
【００３６】
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
８　シートチューブ
９　シートラグ
11Ｌ，11Ｒ　ジョイント部材
12　ラグ部材
13チェーンステー
17Ｌ，17Ｒ　後部ブラケット
19　フロントフォーク
20　前輪
26　駆動輪である後輪
32　サドル
33　クランク軸
43　制御装置
44　ケーシング
45　電動モータ
46　動力合成手段としての差動装置
49　減速装置
Ｗ　後部ブラケットの設置幅
【図１】
2004136890.tif 000003
【図２】
2004136890.tif 000004
【図３】
2004136890.tif 000005