(57)【要約】　　　（修正有）【課題】従来の電動自転車は、人力による駆動力をセンサで検出し、この駆動力が設定値以上になったときに電動モーターが作動する電動モーター付き自転車が知られているが、人力駆動系の一方向クラッチと、電気駆動系の一方向クラッチとが合力軸上に並列となっていたため、駆動装置自体が大きくなると言う課題を有していた。【解決手段】本発明は、人力駆動系は変速装置を利用して走行でき、新たに車体に取り付けられた電動ユニット内に装填されたバッテリーを動力として、後輪の固定軸に取り付けられた電動駆動部を回転させることにより、人力系駆動及び／又は電力系駆動を利用するハイブリッド自転車に関し、さらに中央部及びハンドルパイプの２カ所を折り曲げることで、自転車を三つ折りにできる新規なハイブリッド自転車を提供するものである。【選択図】図１
2004136750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルによる踏力を後輪に伝達する人力駆動系の変速機と、電動ユニット内に装填されるバッテリーの動力を直接後輪に伝達するモータ駆動系の電動駆動部とを有し、前記電動ユニットは、車体フレームに取り付けられ、該ユニット内部に脱着可能に取り付けられるバッテリーと、ユニット外面に取り付けられたスイッチとから構成され、スイッチ操作によりバッテリーが稼働して、ハンドル部に設けられたアクセルで直接後輪の同軸モーターを駆動させることを特徴とするハイブリッド自転車。
【請求項２】
前記バッテリーは、スイッチのオン操作により稼働して後輪の同軸モーター内に設けられた巻線に電気が送電され、該巻線が巻き付いているステータを励起してＮ極、又はＳ極を発生し、ロータ側に取り付けられている永久磁石のＮ極と反発又は吸引させながら、ブッシュを介して駆動軸を回転させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自転車。
【請求項３】
前記電動ユニットには、必要において車体フレームに取り付けられ、該ユニット内部に脱着可能に取り付けられるバッテリーの他、電気二重層キャパシタを設けていることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自転車。
【請求項４】
前記電動ユニットには、ユニット外面に電力の残量を表示するアラーム装置を取り付けてなることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自転車。
【請求項５】
ペダルによる踏力を後輪に伝達する人力駆動系の変速機と、電動ユニット内に装填されるバッテリーの動力を直接後輪に伝達するモータ駆動系の電動駆動部とを有し、前記電動ユニットは、車体フレームに取り付けられ、該ユニット内部に脱着可能に取り付けられるバッテリーと、スイッチとから構成され、スイッチ操作によりバッテリーが稼働して、ハンドル部に設けられたアクセルで直接後輪の同軸モーターを駆動させることを特徴とするハイブリッド自転車において、前記車体フレームは、前部フレーム後端部と電動ユニットを固定した後部フレーム前端部とが２分割され、更に、前部フレーム前端上部とハンドルパイプとが２分割されて、車体自体が三折りされることを特徴とする三折りハイブリッド自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペダルによる踏力を後輪に伝達する人力駆動系の変速機と、電動ユニット内に装填されるバッテリーの動力を直接後輪に伝達するモータ駆動系の電動駆動部とを有するハイブリッド自転車に関し、更に詳しくは、坂道等の走行時にはスイッチ操作によりバッテリーを稼働させ、人力駆動及びアクセル操作のみで後輪の同軸モーターを自動回転させることのできる新規なハイブリッド自転車を提供するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、自転車はペダルによる踏力を後輪に伝達する人力駆動系の自転車が長く利用されていたが、近年、特開昭５７−７４２８５号に開示されるように、電動モーターを自転車に搭載し、人力による駆動力を検出し、この駆動力が設定値以上になったときに電動モーターが作動する電動モーター付き自転車が公知となっている。
【０００３】
しかしながら該電動モーター付き自転車は、クランク軸の回転を合力軸に伝える人力駆動系の一方向クラッチと、モータの回転を合力軸に伝える電気駆動系の一方向クラッチとを合力軸上に並列としていたため、駆動装置の軸方向の幅が大きくなるという欠点があった。
【０００４】
この欠点を解決するものとして、特開２０００−２９６７９４号「電動モータ付き自転車」は、駆動装置全体を小型化し、クランクペダル間隔を小さくしてペダルの踏み込み動作をし易くし、走行開始時にペダル位置を調整できる電動モーター付き自転車が開示されている。
【０００５】
この自転車は、人力駆動系のクランクペダルにより駆動されるクランク軸と、後輪の伝動系に連結された合力軸と、クランク軸に同軸に配列されクランク軸の回転を合力軸に伝える人力駆動系の一方向クラッチと、電気駆動系のモータ出力を合力軸に伝える電気駆動系歯車列と、この電気駆動系歯車列の途中であってクランク軸と非同軸に配列された電気駆動系の一方向クラッチと、人力駆動系の一方向クラッチの下流側で合力軸に同軸に配列され且つクランク軸に同軸に配設されたトルク応動機構と、合力軸の径方向外側に近接配置されこのトルク応動機構の変位を検出するセンサとを備えた電動モーター付き自転車であり、電動モータの駆動力を人力による駆動力の変化に対応して制御するようにしたことに特徴のあるものである。
【０００６】
さらに、モータの軸となる変速機の出力胴と固定ケーシングが固定されるシャフトとの同軸度を確保することができる電動自転車としては、特開２００２−１５４４７１号「電動自転車」に開示されるように、「駆動輪のハブを構成するとともに回転ケーシングと、この回転ケーシングと同軸に設けられた固定ケーシングと、前記シャフトにこれと同軸に取り付けられた人力駆動力伝達用の変速機と、この変速機を中心として固定ケーシングに内蔵された駆動輪駆動用モータとを備えてなり、固定ケーシングが、前記シャフトの左右で２つの部分に分割することができるように構成され、これら２つの部分が、動きの自由度を持って互いに係合し、それによって、固定ケーシングのうちの前記変速機と同軸に取り付けられた一方部分が前記変速機との同軸状態から外れた他方部分の動きを吸収することで同軸状態を確保するようにされていることを特徴とする電動自転車」が開示されている。
【０００７】
一方、分割フレーム構造の自転車を互いに分離できるようにした自転車は、実公昭５７−３２９５１号に開示されているが、分割されたフレームを２箇所に設けたボルト・ナット結合部で結合・分離するように構成されているが、自転車を完全に分離させるためには枢軸支持部分のボルト・ナットを緩め、かつ枢軸を構成するボルトをフレームから引き抜かなければならないという手間がかかるという欠点を有していた。
【０００８】
この問題解決するために、特開２００１−２７８１６１号「分割フレーム構造の自転車」は、２分割された車体フレームをワンタッチで分離できる自転車として、「フロントフレーム及びリヤフレームに分割された車体フレームの分割面にそれぞれ設けられたボス及び該ボスに挿通される枢軸を有する分割フレーム構造の自転車において、フロントフレーム側およびリヤフレーム側に設けられた前記ボスの一方に、前記枢軸の挿通方向の長さ全体に形成された切欠きを設け、前記枢軸に、前記切欠きが設けられたボスの長さ以上で、かつ前記切欠きの幅より薄い薄肉部分を設けるとともに、前記薄肉部分と前記ボスの切欠きとを一致させられるよう前記枢軸を上下動自在に構成したことを特徴とする分割フレーム構造の自転車」が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように電動自転車は、従来の走行用自転車にバッテリーとモーターを取り付けて坂道等を容易に走行できるようになっているが、電動二輪自転車としては人力系の駆動力の補助という制限があってトルク調整を行って対処しなければならなかった。
【００１０】
また折り畳みタイプとしては、車体フレームをフロントフレーム及びリヤフレームに分割する自転車も公知であるが、二折りタイプであると自動車の後部荷台には一台しか搭載できないという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、係る課題を解決するために鋭意研究したところ、従来の電動自転車に代わり着脱可能な充電式バッテリーを搭載し、スイッチ操作により直接、動力が稼働してアクセル操作により走行制御できる新規なハイブリッド自転車を提供することができた。
【００１２】
すなわち本発明の第一は、ペダルによる踏力を後輪に伝達する人力駆動系の変速機と、電動ユニット内に装填されるバッテリーの動力を直接後輪に伝達するモータ駆動系の電動駆動部とを有し、前記電動ユニットは、車体フレームに取り付けられ、該ユニット内部に脱着可能に取り付けられるバッテリーと、ユニット外面に取り付けられたスイッチとから構成され、スイッチ操作によりバッテリーが稼働して、ハンドル部に設けられたアクセルで直接後輪の同軸モーターを駆動させることを特徴とするハイブリッド自転車である。
【００１３】
本発明の第二は、前記バッテリーは、スイッチのオン操作により稼働して後輪の同軸モーター内に設けられた巻線に電気が送電され、該巻線が巻き付いているステータを励起してＮ極、又はＳ極を発生し、ロータ側に取り付けられている永久磁石のＮ極と反発又は吸引させながら、ブッシュを介して駆動軸を回転させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自転車である。
【００１４】
本発明の第三は、前記電動ユニットには、必要において車体フレームに取り付けられ、該ユニット内部に脱着可能に取り付けられるバッテリーの他、電気二重層キャパシタを設けていることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自転車である。
【００１５】
本発明の第四は、前記電動ユニットには、ユニット外面に電力の残量を表示するアラーム装置を取り付けてなることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自転車である。
【００１６】
本発明の第五は、ペダルによる踏力を後輪に伝達する人力駆動系の変速機と、電動ユニット内に装填されるバッテリーの動力を直接後輪に伝達するモータ駆動系の電動駆動部とを有し、前記電動ユニットは、車体フレームに取り付けられ、該ユニット内部に脱着可能に取り付けられるバッテリーと、スイッチとから構成され、スイッチ操作によりバッテリーが稼働して、ハンドル部に設けられたアクセルで直接後輪の同軸モーターを駆動させることを特徴とするハイブリッド自転車において、前記車体フレームは、前部フレーム後端部と電動ユニットを固定した後部フレーム前端部とが２分割され、更に、前部フレーム前端上部とハンドルパイプとが２分割されて、車体自体が三折りされることを特徴とする三折りハイブリッド自転車である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施態様に係るハイブリッド自転車の全体側面図である。本発明のハイブリッド自転車１の特徴は、中央部にバッテリケース１５を設置し、該ケース１５の側面に設けたスイッチをオンにした場合に、ハンドル部のアクセル２を前後に回転することによって、後輪部に取り付けた同軸モーター３７を直接駆動させるものである。
【００１８】
この場合、前記バッテリケース１５内には、ニッケル−水素電池、あるいは鉛電池等を複数個配置した充電式のバッテリ（図示せず）を脱着できるように取り付け可能とし、該バッテリを取り外して充電してもよく、あるいは電気コードを延長してバッテリを取り付けたまま充電してもよい機構としている。
【００１９】
スイッチがオンされると、図９に示されるように同軸モーター３７内に設置されているステータ４３の周りに取り付けている巻線４２に電流がながれ、ステータ表面に＋電位、又は−電位が励起され、図１０に示すようにロータ４７に取り付けた永久磁石４７の表面のＮ極に対してステータ４３の表面に励起されたＳ極は互いに引き寄せ合い、Ｎ極は反発するために、後輪５１は時計回りに回転できるようになっている。
【００２０】
本発明においては、固定軸３８を中心にブッシュ４１を介してステータ４３が連接され、さらに該ステータ４３の両側端部に巻線４２が配線されており、上記のような機構を利用して電磁力を発生させ、アクセルをふかすことによって固定軸を回転させて後輪５１を自動的に移動させるが、さらに変速機３９を利用してペダルをこぐことによって変速機３９を介して固定軸３８を人力で回転させ、あるいは変速機３９と同軸モータ３７を共に利用して後輪５１を回転させることも可能である。
【００２１】
この場合、本発明では図１０に示すようにロータ４６に取り付けた永久磁石４７は２分割で、ステータ４３は３分割となるように設定したが、これらの分割は、適宜行えるものである。
【００２２】
本発明においては上記バッテリーの他に、電動ユニット内部に電気二重層キャパシタ（図示せず）を設けている。通常この電気二重層キャパシタは電子装置と組み合わせられて用いられるものであるが、電力変換装置の電流ポンプと、直列接続されたキャパシタからなるキャパシタ・バンクとキャパシタの過充電保護と充電の初期化装置としての並列モニタと、キャパシタの蓄電エネルギー量を表示する残量計から構成されるものである。
【００２３】
本発明では、電動ユニット内で上記バッテリと連動して上記並列モニタを設置して、下り坂道等におけるブレーキ制御時にブレーキエネルギーを充放電できるように設定している。
【００２４】
また上記電動ユニット外部にはスイッチの他にアラーム（図示せず）を取り付けてあり、これによりバッテリーの蓄電がある一定以下になった場合に充電を促すようにしている。
【００２５】
このアラームの音により使用者は充電時がわかり、無充電によるバッテリーの劣化、損傷を防止することが容易となっている。
【００２６】
本発明における他の特徴は、図１に示すように前記バッテリケース１５端部と中央フレーム１０との接続面に後部折り曲げ部１６を、またハンドルパイプ５の中央部に前部折り曲げ部９を設けて、ハイブリッド自転車を三つ折りにすることが可能となっていることである。
【００２７】
この場合、先ず後部折り曲げ部は、図５に示されるようにリアロックレバー３６で後部折り曲げ部１６を閉じた形で自転車を移動させるが、搬送する場合には図６に示されるように、リアロックレバー３６の取っ手を上部に動かして右方向に解放してロックを解除し、次いで、該リアロックレバー３６を後部ピン固定部３０内を上方に持ち上げながらフロントフレーム１０を左右に開くと、図７に示すように二つ折りできる構造となっている。
【００２８】
さらに、図２に示すようにハンドルパイプ５の中央部に設けた前部折り曲げ部９は、図４に示されるようにフロントロックリバー２１でロックしてハンドルパイプ５を固定し、搬送時には該フロントロックリバー２１を上部に動かしてロックを解除してこの部分を二つ折りにすると、図８に示すように全体が三つ折りにできる。
【００２９】
この場合、前部折り曲げ部９で曲げられたアクセル２やベル４等を設置したハンドルパイプ５は、前輪７と後輪５１との間に挟まれるように位置するためにスペースをより小さくできる構造となっている。
【００３０】
また図７および図８に示すサドル１３や荷台１４も、バッテリーケース１５上で脱着可能となっているため、搬送時には容易に脱着ができ、さらにコンパクトにして搬送できる構造となっている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のハイブリッド自転車は、通常の道路においてはペダル１８をこいで変速ギヤ１９を回転させることで前方に進むが、坂道等は私有道路においてはバッテリを利用して同軸モータ３７を回動させ、人力による変速ギヤ１９の回転とバッテリ利用によるモータ回転とを併せて利用することにより、利用者の少ない踏力で坂道等も走りきれるようにしている。
【００３２】
また前述したように本発明のハイブリッド自転車１は、二カ所に設けた折り曲げ部で本体を三つ折りにできるため、普通自動車のトランクスの中に２台搭載可能となる大きさに折り曲げることが可能となり、搬送時における取り扱いが容易となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様に係るハイブリッド自転車の全体側面図である。
【図２】図１における前輪部の部分拡大図である。
【図３】図２におけるハンドルパイプ折り曲げ部の開放状態を示す平面図である。
【図４】図２におけるハンドルパイプ折り曲げ部の閉塞状態を示す正面図である。
【図５】図１における後部フレームの部分拡大図である。
【図６】図５における後部フレーム折り曲げ部の開放状態を示す平面図である。
【図７】図１のハイブリッド自転車を二つ折りにした全体側面図である。
【図８】図１のハイブリッド自転車を三つ折りにした全体側面図である。
【図９】後輪部における電動駆動部の部分断面図である。
【図１０】図９におけるＡ−Ａ’の断面図である。
【符号の説明】
１・・・ハイブリッド自転車
２・・・アクセル
３・・・ブレーキレバー
４・・・ベル
５・・・ハンドルパイプ
６・・・フロントハブ
７・・・前輪
８・・・前泥よけ
９・・・前部折り曲げ部
１０・・・フロントフレーム
１１・・・リア第１フレーム
１２・・・リア第２フレーム
１３・・・サドル
１４・・・荷台
１５・・・バッテリーケース
１６・・・後部折り曲げ部
１７・・・ギヤ
１８・・・ペダル
１９・・・変速ギヤ
２０・・・後部泥よけ
２１・・・フロントロックリバー
２２・・・フロント折り曲げ部ヒンジ１
２３・・・フロント折り曲げ部ヒンジ２
２４・・・軸
２５・・・小孔
２６・・・ハンドル固定ボルト
２７・・・前部スプリング
２８・・・前部ピン固定部
２９・・・後部スプリング
３０・・・後部ピン固定部
３１・・・後部折り曲げ部ヒンジ１
３２・・・軸
３３・・・後部折り曲げ部ヒンジ２
３４・・・小孔
３５・・・小孔
３６・・・リアロックレバー
３７・・・同軸モーター
３８・・・後輪スポーク
３９・・・変速機
４０・・・軸受
４１・・・ブッシュ
４２・・・巻線
４３・・・ステータ
４４・・・側板１
４５・・・側板２
４６・・・ロータ
４７・・・永久磁石
４８・・・ベアリング
４９・・・スプロケット
５０・・・ブレーキドライブ
５１・・・後輪
５２・・・固定軸
【図１】
2004136750.tif 000003
【図２】
2004136750.tif 000004
【図３】
2004136750.tif 000005
【図４】
2004136750.tif 000006
【図５】
2004136750.tif 000007
【図６】
2004136750.tif 000008
【図７】
2004136750.tif 000009
【図８】
2004136750.tif 000010
【図９】
2004136750.tif 000011
【図１０】
2004136750.tif 000012