(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルに加えられた踏力を伝達する人力駆動系と、前記踏力に応じて前記人力駆動系に補助動力を付加させるモータ駆動系とを備えた電動補助自転車において、
前記人力駆動系およびモータ駆動系で発生させる動力を合力させて出力するアシストユニット（３１）と、
前記モータ駆動系に電力を供給するバッテリ（６）を保持するバッテリ収容部となる上部の小部屋、および前記アシストユニット（３１）を収納するアシストユニット収容部となる下部の小部屋に仕切られて一体構成されるケーシング（３０）とを具備し、
前記ケーシング（３０）が、車体フレームを構成する前フレーム（２１）、後フレーム（４１）およびシートポスト（５０）をそれぞれ独立して連結する連結部（３５、３６、３７）を含み、
前記連結部のうち、前フレーム（２１）および前記後フレーム（４１）を連結する連結部（３５、３７）が、前記ケーシング（３０）を車体前後方向から挟む位置に配置されていることを特徴とする電動補助自転車。
【請求項２】
前記ケーシング（３０）が、車体左側に位置する左部分（３０Ｌ）と車体右側に位置する右部分（３０Ｒ）とからなり、
前記左部分（３０Ｌ）および右部分（３０Ｒ）で囲繞された空間の上部に前記バッテリ収容部を、前記空間の下部に前記アシストユニット（３１）の収容部をそれぞれ形成するとともに、
前記バッテリ収容部は上方が開放され、該開放部分には蓋（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電動補助自転車。
【請求項３】
前記蓋（１１）に、バッテリ収容部に収容されるバッテリ（６）の上面に当接して、バッテリ（６）を該バッテリ収容部内に固定する突出部分（１３）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の電動補助自転車。
【請求項４】
バッテリ（６）とアシストユニット（３１）の制御部（７）とを電気的に接続する接点部材（９）を備え、該接点部材（９）が、前記ケーシング（３０）の左部分（３０Ｌ）および右部分（３０Ｒ）に挟持され、かつ、前記バッテリ（６）の下面でバッテリ（６）に接続できるように配置されていることを特徴とする請求項２または３記載の電動補助自転車。
【請求項５】
前記ケーシング（３０）が、前記シートポスト（５０）の延長線上に位置し、かつ、該シートポスト（５０）の前方上部と外周同士で当接するボス（３８）を備えていることを特徴とする請求項１記載の電動補助自転車。
【請求項６】
前記後フレーム（４１）の連結部が、バッテリ収容部とアシストユニット（３１）の収容部とに跨って配置されることを特徴とする請求項１記載の電動補助自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動補助自転車に関し、特に、車体の設計自由度を高めることができる車体フレーム構造を有する電動補助自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ペダルに加えられた踏力を後輪に伝達するための人力駆動系と、前記踏力に応じて前記人力駆動系に補助動力を付加させることができるモータ駆動系とを備えた電動補助自転車が知られている。例えば、特開平１１−１０５７５８号公報には、フレームを折り畳み自在に構成した電動補助自転車において、前記フレームの折り畳み開口部からバッテリを出し入れ可能にしたものが開示されている。
【０００３】
また、特開平２０００−１６４１８５号公報には、人力駆動系とモータ駆動系とを一体化したアシストユニットをボルト・ナットで締結して懸架させた電動補助自転車において、前記アシストユニット上には、アシストユニットに電力を供給するためのバッテリを配置したものが開示されている。この電動補助自転車では、バッテリはアシストユニットに対して電気的に接続されるとともに、係止具を用いて車体フレームに固定されている。前記車体フレームは、メインフレーム、シートパイプ、およびリヤフレーム等からなり、これらは溶接などで一体に形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記電動補助自転車においては、アシストユニットやバッテリを取り付けるための係止具としてステーを設けなければならず、これらの加工や車体フレームへの接合等、多くの工数を要していた。特に、様々なバリエーションの車両を提供しようとした場合、一体型の車体フレームでは、車種毎の専用フレームとなることが避けられないし、ステーの形状や取り付け態様も、専用フレーム毎に設定しなければならない。そのために車体フレームの加工や接合の工数は著しく増大し、車両のバリエーションを増やすことが容易ではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来の課題に鑑み、アシストユニットやバッテリを取り付ける係止具をなくすことで工数を低減でき、かつ車種のバリエーション増加にも容易に対応しうる車体フレームを有する電動補助自転車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、ペダルに加えられた踏力を伝達する人力駆動系と、前記踏力に応じて前記人力駆動系に補助動力を付加させるモータ駆動系とを備えた電動補助自転車において、前記人力駆動系およびモータ駆動系で発生させる動力を合力させて出力するアシストユニットと、前記アシストユニットを保持するケーシングを具備し、前記ケーシングにより、前記モータ駆動系に電力を供給するバッテリを保持するバッテリ収容部が形成されている点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、本発明は、前記ケーシングが、車体左側に位置する左部分と車体右側に位置する右部分とからなり、前記左部分および右部分で囲繞された空間の上部に前記バッテリ収容部を、前記空間の下部に前記アシストユニットの収容部をそれぞれ形成するとともに、前記バッテリ収容部は上方が開放され、該開放部分には蓋が設けられている点に第２の特徴がある。
【０００８】
第１および第２の特徴によれば、ステー等、バッテリケースを車体に保持するための係止部材を用いることなく、バッテリをアシストユニットとともにケーシングによって保持することができる。特に、第２の特徴によれば、ケーシングを左右の部分に分割したので、これらの部分を、例えば、ダイキャストにより容易に製造できる。また、バッテリ収容部はアシストユニットの収容部と一体に形成できるので、高い剛性が得られ、バッテリを外力から保護しやすい。
【０００９】
また、本発明は、前記蓋に、バッテリ収容部に収容されるバッテリの上面に当接して、バッテリを該バッテリ収容部内に固定する突出部分が設けられている点に第３の特徴がある。第３の特徴によれば、バッテリは、突出部分によってバッテリ収容部内に確保される。
【００１０】
また、本発明は、バッテリとアシストユニットの制御部とを電気的に接続する接点部材を備え、該接点部材が、前記ケーシングの左部分および右部分に挟持され、かつ、前記バッテリの下面でバッテリに接続できるように配置されている点に第４の特徴がある。接点部材はケーシングを組み立てるときに該ケーシングに対して容易に保持させることができる。また、接点部材は、前記蓋の突出部分によって下方に押しつけられるバッテリと良好に電気的接続状態を維持することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記ケーシングに、シートポスト保持部が一体に形成されている点に第５の特徴があり、前記ケーシングに、前フレームおよび後フレームをそれぞれ着脱自在に連結する連結部が設けられている点に第６の特徴がある。
【００１２】
第５または第６の特徴によれば、連結部のみが前記ケーシング側と一致するように構成してあれば、シートポストや後フレームを前記ケーシングに容易に連結することができるので、シートポストや後フレームの形状・構造の設計に自由度が増し、車体のバリエーション展開が容易である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動補助自転車の側面図である。電動補助自転車１は、前部アセンブリ２と、中央アセンブリ３と、後部アセンブリ４と、シートアセンブリ５とからなる。前部アセンブリ２は、車体前方に位置するヘッドパイプ２０およびヘッドパイプ２０に接合され、略水平後方に延びたパイプ状の前フレーム２１を備える。ヘッドパイプ２０には前フォーク２２がその上部に形成された軸部を介して回動自在に保持される。この軸部の上端にはジョイント２３を介してハンドルポスト２４が結合され、ハンドルポスト２４の上部には操向ハンドル２５が結合される。ジョイント２３はノブ２６およびレバー２７の操作によって緩めることができ、これらの操作により、ジョイント２３を中心にハンドルポスト２４を折り畳むことができる。前フォーク２２の下端には前輪ＷＦが回転自在に軸支される。
【００１４】
操向ハンドル２５の両端に設けられるブレーキレバー（図示せず）から下方に延びる前ブレーキワイヤ２８の先端は前フォーク２２に設けられた前ブレーキ２９に結合される。ブレーキレバーにはさらに１本のワイヤ（後ブレーキワイヤ）４０が結合され、この後ブレーキワイヤ４０は車体沿って後方に延び、後ブレーキ４４に結合される。後ブレーキワイヤ４０は前フレーム２１に設けられた止め具６０によって垂れないように保持される。
【００１５】
中央アセンブリ３は、電動補助自転車の駆動部（アシストユニット）３１と、アシストユニット３１に電力を供給するバッテリ６とを個別に収容する空間を形成するケーシング３０を有する。すなわち、ケーシング３０はアシストユニットを収容する小部屋（駆動部ハウジング）と、バッテリ６を収容する小部屋（バッテリケース）とを一体で構成する。ケーシング３０は、左右一対のアルミニュームのダイキャスト製品からなる分割フレームとして構成される。
【００１６】
アシストユニット３１は人力駆動系およびモータ駆動系それぞれの動力伝達機構を備える。人力駆動系には、人力を入力するためのクランク軸３２およびクランク軸３２の両端に結合されるクランク３３ならびに入力された人力の伝達歯車機構が含まれる。一方、モータ駆動系には、モータ３４およびモータ動力の伝達歯車機構が含まれる。これら歯車機構についてはさらに後述する。
【００１７】
ケーシング３０は、前方に前フレーム２１との連結部３５を有するとともに、前方上部にシートアセンブリ５との連結部３６を備え、かつ、後方に後部アセンブリ４を連結する連結部３７を備える。連結部３５はさらに後述する。
【００１８】
後部アセンブリ４は中央アセンブリ３に連結部３７で結合される後部フレーム４１と、後部フレーム４１の後端に設けられる軸受け部４２と、軸受け部４２で支持される従動スプロケット４３および後輪ＷＲとを有する。後部フレーム４１は、車体の左右にそれぞれ設けられて対をなし、上部には、後ブレーキ４４が装着される。従動スプロケット４３は、前記中央アセンブリ３に設けられる駆動スプロケット（後述）とチェーン４５で連結される。
【００１９】
シートアセンブリ５は、シートポスト５０と、シートポスト５０の上端に設けられたシート５１とからなり、シートポスト５０にはリフレクタ５２が取り付けられる。
【００２０】
中央アセンブリ３の前方上部に設けられた連結部３６には、シートポスト５０を保持するためのボスおよびボスを締め付けるクランパが設けられ、シートポスト５０はこのボスをクランパで締め付けることにより、ケーシング３０に確実に保持される。クランパを緩めることにより、シートポスト５０は上下移動でき、シートポスト５０の上端に装着されるシート５１の高さを調節することができる。
【００２１】
ケーシング３０には、分割された左右ケーシングを締め付け固定するボルトを貫通するためのボスが複数設けられ、そのうちのボス３８が、シートポスト５０の延長線上に位置してシートポスト５０の前方上部と外周同士で当接するように設けられる。このような配置により、シート５１に荷重がかかったとき、連結部３６を中心にしてシートポスト５０の下端が図中時計方向に変位するのを制止することができ、シート５１にかかる大きい荷重も確実に支えることができる。
【００２２】
前フレーム２１とケーシング３０との連結部３５は、車体上下方向に延びる枢軸を有するヒンジとびロック装置とを有していて、このロック装置のロックを解除することにより、ヒンジの枢軸で車体を折り畳むことができるし、さらにヒンジの結合を解除することにより、前部アセンブリ２および中央アセンブリ３を互いに分離することもできる。
【００２３】
後フレーム４１とケーシング３０との連結部３７は、後フレーム４１およびケーシング３０の双方に形成されたボスと、このボスを貫通するボルト、ならびにこのボルトに螺着するナット（ボルト・ナットは図示していない）で構成される。
【００２４】
図２は中央アセンブリ３の断面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。両図において、ケーシング３０は左部分３０Ｌと右部分３０Ｒとからなり、両部分が組み合わされ、ボルト・ナットで結合されてケーシング３０を形成する。ケーシング３０の下部にはアシストユニット３１を、上部にはバッテリ６をそれぞれ収容する空間が形成される。アシストユニット３１のクランク軸３２には図示しないワンウェイクラッチを介して踏力入力ギヤ（クランクギヤ）Ｇ１が結合されており、この踏力入力ギヤＧ１は合成ギヤＧ２の小ギヤ部分Ｇ２１に噛み合う。一方、モータ３４のピニオンＧ３には補助動力ギヤ（アシストギヤ）Ｇ４の大ギヤ部分Ｇ４１が噛み合うように設けられ、この大ギヤ部分Ｇ４１と一体に回転する小ギヤ部分Ｇ４２は前記合成ギヤＧ２の大ギヤ部分Ｇ２２と噛み合う。また、合成ギヤＧ２の大ギヤ部分Ｇ２２は駆動スプロケット３９の軸に固定された出力ギヤＧ５に噛み合う。
【００２５】
上記各ギヤが取り付けられるクランク軸３２、出力軸１４並びに図示しない軸は、軸受６１によってケーシング３０に支持され、各軸受６１はダストシールによって封止される。
【００２６】
このように、モータ３４の回転はピニオンＧ３とアシストギヤＧ４とを介して合成ギヤＧ２に伝達され、クランク軸３２から入力される踏力は踏力入力ギヤＧ１を介して合成ギヤＧ２に伝達される。そして、踏力と補助動力とは合成ギヤＧ２で合力されて駆動スプロケット３９に伝達され、さらに前記従動スプロケット４３を介して後輪ＷＲに伝達される。ケーシング３０内のアシストユニット３１の下方に配置されるコントローラ７は、図示しない踏力検出手段から入力される踏力値に基づいて、モータ３４の回転を制御する。
【００２７】
ケーシング３０の中央部にはバッテリ６の支持部材８が設けられ、この支持部材８の上にバッテリ６が支持される。支持部材８に隣接して接続接点部材９が設けられる。接続接点部材９はケーシング３０の左部分３０Ｌおよび右部分３０Ｒに挟持されて固定され、前記支持部材８にバッテリ６を載せたときにバッテリ６側の端子と接続されるように位置設定される。バッテリ６からコントローラ７に電流を供給可能なようにコントローラ７と接続接点部材９とはハーネス１０によって電気的に接続される。
【００２８】
ケーシング３０の上部には、バッテリ６の蓋１１が設けられる。蓋１１はヒンジ６１で支持され、このヒンジ６１を中心に、矢印Ｒ１の方向で開閉自在である。蓋１１にはケーシング３０の上端係合部に係止可能な鍵６２が設けられる。蓋１１の裏面には、収容されたバッテリ６の頂部に当接する位置にリブ１３が設けられ、蓋１１を閉じた時にこのリブ１３でバッテリ６が押さえられ、安定性が確保される。リブ１３は蓋１１に接合したゴムや板ばね等の弾性部材であってもよい。
【００２９】
ケーシング３０の前部右外面には、前フレーム２１のフック７１を引っかけて前フレーム２１と中央アセンブリ３とを連結するための枢軸（ピン）６６を保持するボスが形成される。
【００３０】
なお、ケーシング３０の側部には窓１５が設けられる。この窓により、バッテリ６の存在の有無が蓋１１をあけずに確認できるし、ケーシング３０自体の軽量化、外観上、意匠的効果を有する。
【００３１】
クランク３３の端部にはペダル１２が取り付けられ、このペダル１２は不使用時にクランク３３と沿うように、ヒンジ部６３から折り畳み自在である。ケーシング３０の下部後方寄りには、停車時に車体を起立させておくためのスタンド（図示せず）を回動自在に取り付けるためのボス６３が設けられる。また、ケーシング３０上面にシートポスト５０を保持するため形成されるボス６４の前部には、アシストユニット３１等にバッテリ６から電流を供給するための電源スイッチ６５が取付けられる。
【００３２】
次に、前フレーム２１と中央アセンブリ３とを連結するヒンジ部を詳細に説明する。図４はヒンジ部を含む前フレーム２１の後端部の平面断面図、図５は同後方図（車体後方から見た図）である。なお、この後端部は前フレーム２１の本体であるパイプ状部品に溶接で一体化される部品（以下、「エンドブロック」という）で構成できる。両図において、エンドブロック７０には、フック７１が形成され、このフック７１はケーシング３０に設けられる前記ピン６６と係合できるよう、寸法と位置とが設定される。ピン６６が脱出できないよう、フック７１の開口部分（切欠部）を塞ぐ位置にロックプレート７２が設けられる。ロックプレート７２は指を引掛けられる操作部７２ａと前記切欠部を塞ぐロック部７２ｂとを有し、ピン７３でエンドブロック７０に枢軸支持される。
【００３３】
ロックプレート７２には、操作部７２ａをエンドブロック７０に近付ける方向に、換言すればロック部７２ｂをエンドブロック７０から離す方向に力が作用するよう、ネジリコイルバネ７４が係合している。
【００３４】
この構成により、ロックプレート７２がバネ７４で付勢されてフック７１の開口部分がロック部７２ｂで塞がれているので、中央アセンブリ３側のピン６６はフック７１から脱出することができない。つまり、両者はピン６６を中心に折り畳み自在に連結される。
【００３５】
このヒンジ機構とは別に、車体の左側には、ボルト・ナットによる締結構造を有する前記連結部３５が設けられる。この連結部３５はロックブロック７０に形成される張り出し部７５のＵ字溝７５ａに嵌まるボルトと張り出し部７５に係合するナットとを有する。図４において、ボルト７６は偏心軸７７でケーシング３０に支持され、ナット７８で張り出し部７５に係合される。偏心軸７７を回動させたときにボルト７６がケーシング３０側に偏倚してナット７８が張り出し部７５に押し当てられるよう偏心軸７７の位置と偏心量は設定される。
【００３６】
ナット７８を張り出し部７５に引っかけて偏心軸７７を回動させることにより、前フレーム２１とケーシング３０とは互いに結合させられる。互いの結合を解くときには、偏心軸７７を締め付けとは反対側に回動させてナット７８と張り出し部７５との当接状態を緩めた後矢印Ｒ方向にボルト７６を回動させればよい。なお、ナット７８と係合部７５との緊密度はボルト７６に対するナット７８の位置により調節できる。
【００３７】
連結部３５のロックを解除すれば、ピン６６を中心にして車体を折り畳むことができる。なお、偏心軸７７の回動を容易にして車体の折り畳みを簡単にするため、偏心軸７７に操作レバーを設けるのがよい。
【００３８】
連結部３５を解除して車体を折り畳んだ後、操作部７２ａに指を引掛けてエンドブロック７０から離す方向（矢印ＲＲ方向）へ引っ張ると、ロックプレート７２のロック部７２ｂは逃げ部７９内に退避してフック７１の開口部分は開放される。そうすると、ピン６６はフック７１から脱出でき、前部アセンブリ２と中央アセンブリ３とは完全に分離できる。
【００３９】
分離された車体を再び一体に組み立てる場合は、ピン６６をロック部７２ｂに押し付けてロック部７２ｂを逃げ部７９内に退避させる。ピン６６がフック７１に収まったならば、ロック部７２ｂに対するピン６６の押圧力は解除される。その結果、バネ７３の付勢力によってロック部７２ｂは矢印ＲＡと反対側に回動してフック７１の開口部分は塞がれる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１〜６の発明によれば、アシストユニットを収容するケーシングによってバッテリを収容できるので、バッテリを保持するための専用の係止部材を備える必要がない。したがって、車体のバリエーション展開する場合も、バリエーションに応じて専用のバッテリ保持手段を確保する必要がないので加工や組立が煩雑になることがない。
【００４１】
特に、請求項２の発明によればバッテリ収容部の剛性が増すので、外力に対するバッテリの保護性能が高められる。また、請求項３の発明によれば、収容部内にバッテリを確実に保持できるし、請求項４の発明によれば、バッテリと接点部材との電気的接続をより確実なものとできる。
【００４２】
さらに、請求項５，６の発明によれば、アシストユニットとバッテリを収容するケーシングをコア部分とし、連結部を介して前フレームや後フレームを連結することができる。したがって、例えば、ホイールサイズの異なった車両に対しても、共通のコアを使用できる等、バリエーション展開が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る電動補助自転車の側面図である。
【図２】  中央アセンブリの断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】  前フレームの要部平面断面図である。
【図５】  前フレームの後方図である。
【符号の説明】
１…電動補助自転車、  ２…前部アセンブリ、  ３…中央アセンブリ、  ４…後部アセンブリ、  ５…シートアセンブリ、  ６…バッテリ、  ７…コントローラ、  ９…接続接点部材、  １０…ハーネス、  ２１…前フレーム、  ３０…ケーシング、  ３１…アシストユニット、  ３２…クランク軸、  ３３…クランク、３４…モータ、  ３５，３６，３７…連結部、  ４１…後フレーム、  ５０…シートポスト
【図１】
0004492905.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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