(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームのヘッドパイプから後斜め下方に延びるダウンパイプの下端と、サドルを支持するシートパイプの下端との間が板金製のブラケットで連結され、このブラケットに電動パワーユニットが固定される電動補助自転車の車体フレームにおいて、上記ブラケットを、車体前後方向に水平に延びる平坦な水平板と、この水平板の左右両縁から下方に折れ曲がり、側面視で下方から上方に向かって湾入する湾入部を有する左右一対の垂直板とを備えて前後方向視で下方に開口するコの字形断面を持つように形成する一方、前記シートパイプの下端付近から後方に延びる左右一対のチェーンステーの前端を車幅方向に延びるブリッジパイプに接合して平面視で鳥居状に形成し、上記ブリッジパイプをシートパイプの下端付近に接合するとともに、前記ブラケットの後端部をシートパイプの下端付近とブリッジパイプとに跨がるように接合し、上記湾入部に電動パワーユニットを固定し、水平板の上に電源用のバッテリーユニットを載置するようにしたことを特徴とする電動補助自転車の車体フレーム。
【請求項２】
前記ブラケットの左右の垂直板の前後端部に、それぞれ側面視で前記ダウンパイプとシートパイプの中心軸に沿う接合辺を形成し、これらの接合辺をダウンパイプとシートパイプに接合した請求項１に記載の電動補助自転車の車体フレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗員のペダル踏力と電動モーターの駆動補助力とを合成して駆動輪に伝達することにより、ペダル踏力を軽減させて走行を容易にした電動補助自転車の車体フレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動補助自転車は、電動モーターや合力装置、コントローラー等を内蔵した電動パワーユニットが車体フレームに設置される。その車体フレームの一般的な構造例として、例えば特開平9-207859号公報に記載されているものがある。これは、車体フレームのヘッドパイプから後斜め下方に延びるダウンパイプと、サドルを支持するシートパイプとの交点付近に板金製のブラケットが設けられ、このブラケットに電動パワーユニットが固定されるものである。
【０００３】
上記ブラケットは、その背面が湾曲し、側面視で電動パワーユニットの上部を覆う形状に形成され、ブラケット背面に形成された前後２つの筒状の取付口にダウンパイプとシートパイプの下端が挿嵌されて接合される。また、ブラケットの後部には左右一対のチェーンステーの前端がボルト止めされる。そして、ブラケットに電動パワーユニットが固定されることにより、ブラケットの剛性が大幅に高められ、電動パワーユニット自体も車体フレームの強度部材として活用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の車体フレームのように、ブラケットの背面を湾曲させて電動パワーユニットを上方から包囲する形状に形成するとともに、ダウンパイプおよびシートパイプ差し込み用の筒状の取付口を設けるには、大型のプレス機を用いて板金材料を絞り加工してブラケットを製造することとなり、その製造工程が複雑かつ困難になる。このため、ブラケットの歩留まりが低下し、プレス機やプレス金型等の設備費を含めて多大な製造コストが掛かる。しかも、ブラケットの精度を良好に保つことが難しい。
【０００５】
また、上記構成の車体フレームでは、シートパイプとチェーンステーの間が板金製のブラケットを介して連結されているので、フレーム剛性、特に横剛性や捩じれ剛性が弱く、その補強対策にコストが掛かり、車体フレームの重量増にも繋がってしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、製造が容易で製造コストが安く、高精度かつ軽量、高剛性な電動補助自転車の車体フレームを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電動補助自転車の車体フレームは、請求項１に記載したように、車体フレームのヘッドパイプから後斜め下方に延びるダウンパイプの下端と、サドルを支持するシートパイプの下端との間が板金製のブラケットで連結され、このブラケットに電動パワーユニットが固定される電動補助自転車の車体フレームにおいて、上記ブラケットを、車体前後方向に水平に延びる平坦な水平板と、この水平板の左右両縁から下方に折れ曲がり、側面視で下方から上方に向かって湾入する湾入部を有する左右一対の垂直板とを備えて前後方向視で下方に開口するコの字形断面を持つように形成する一方、前記シートパイプの下端付近から後方に延びる左右一対のチェーンステーの前端を車幅方向に延びるブリッジパイプに接合して平面視で鳥居状に形成し、上記ブリッジパイプをシートパイプの下端付近に接合するとともに、前記ブラケットの後端部をシートパイプの下端付近とブリッジパイプとに跨がるように接合し、上記湾入部に電動パワーユニットを固定し、水平板の上に電源用のバッテリーユニットを載置するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る電動補助自転車の車体フレームは、請求項２に記載したように、前記ブラケットの左右の垂直板の前後端部に、それぞれ側面視で前記ダウンパイプとシートパイプの中心軸に沿う接合辺を形成し、これらの接合辺をダウンパイプとシートパイプに接合した。
【００１０】
請求項１のように電動補助自転車の車体フレームを構成すれば、そのブラケットの水平板と左右の垂直板の間の折曲線が直線状になるため、絞り加工に依存することなくブラケットを容易に製造できる。したがって、車体フレームの大幅な製造コスト低減と精度向上を図ることができる。
【００１１】
また、請求項１に記載したように電動補助自転車の車体フレームを構成すれば、左右のチェーンステーがブリッジパイプを介してシートパイプの下端付近に接合され、その接合部がブラケットにより補強されるので、車体フレームの剛性が向上し、しかも他の補強部材を設ける必要がないため、車体フレームの製造コストダウンと軽量化に貢献することができる。
【００１２】
さらに、請求項２のように電動補助自転車の車体フレームを構成すれば、ブラケットとダウンパイプおよびシートパイプとの接合長さを長く確保できるため、車体フレームのさらなる剛性向上を図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る車体フレームを備えた電動補助自転車の一例を示す左側面図であり、図２は車体フレーム単体の左側面図である。また、図３は図２の III部拡大図、そして図４と図５は、それぞれ図３の IV-IV線、 V-V線に沿う断面図である。
【００１４】
この電動補助自転車１の車体フレーム２は、その前頭部に位置するヘッドパイプ３から直管状のダウンパイプ４が後斜め下方に延びる一方、サドル５を支持するシートパイプ６が縦方向に延び、ダウンパイプ４の下端とシートパイプ６の下端との間が板金製のブラケット７で連結されている。
【００１５】
ブラケット７は、板金材料を折曲成形することにより、車体前後方向に水平に延びる平坦な水平板８と、この水平板８の左右両縁から下方に折れ曲がる左右一対の垂直板９とを備えるように形成され、前後方向視で下方に開口するコの字形断面を持つ（図４参照）。なお、水平板８の前後には小孔11が穿設され、その位置に裏面側からナット12が固着されている。また、左右の垂直板９には、それぞれ側面視で下方から上方に向かって湾入する湾入部13が形成され、その前後に２箇所ずつ、合計４箇所のボルト孔14が穿設されている。
【００１６】
さらに、ブラケット７の左右の垂直板９の前端部と後端部には、それぞれ側面視でダウンパイプ４とシートパイプ６の中心軸に沿う接合辺15，16ａ，16ｂが直線的に形成され、前側の接合辺15がダウンパイプ４に、後側の接合辺16ａ，16ｂがシートパイプ６に、それぞれ溶接等により接合される。なお、後側の接合辺16ａ，16ｂは上下２箇所に分けて、かつ前後逆向きに形成されており、その間にシートパイプ６の中心軸に沿うスリット17が形成され、このスリット17の部分も上下の接合辺16ａ，16ｂと同様にシートパイプ６に接合される。
【００１７】
ところで、シートパイプ６の下端付近からは左右一対のチェーンステー19が後方に延びるが、これらのチェーンステー19の前端は、車幅方向に延びる短いブリッジパイプ20に突き合わされて接合され、図５に示すように平面視で鳥居状に形成される。そして、図６に示すように、シートパイプ６下端付近の後側に形成された接合凹部21と、ブラケット７の後下部に形成された左右一対のＲ状の切欠部22とに、ブリッジパイプ20が嵌合されて接合される。
【００１８】
このように、ブラケット７の後端部は、前記接合辺16ａ，16ｂとスリット17の部分でシートパイプ６の下端付近に接合されるとともに、切欠部22の部分でブリッジパイプ20に接合されるので、ブラケット７の後端部がシートパイプ６とブリッジパイプ20とに跨がる形で固定される。なお、切欠部22の下方には、車幅方向外側に屈折してブリッジパイプ20の軸方向に沿う左右一対の固定片23が形成されており、この固定片23の上縁もブリッジパイプ20に接合される。
【００１９】
そして、図２に示すように、左右一対のチェーンステー19の後端と、シートパイプ６の上端付近から後斜め下方に延びる左右一対のシートステー25の下端が、それぞれエンドプレート26に接合される。なお、シートパイプ６前面の、ブラケット７よりもやや上方の位置にはバッテリーホルダー27が固着され、左右のチェーンステー19の前端付近の間と、左右のシートステー25の上端付近の間には、リヤフェンダー固定板28，29が架設されている。
【００２０】
以上のように構成された車体フレーム２には、そのヘッドパイプ３にフロントフォーク31が左右回動自在に軸支され、その下端に前輪32が軸支されるとともに、ハンドルポスト33やハンドルバー34、フロントフェンダー35、バスケット36等が回動一体に設けられる。一方、車体フレーム２のエンドプレート26には後輪37が軸支され、後輪37を覆うリヤフェンダー38やリヤキャリア39等がリヤフェンダー固定板28，29やエンドプレート26、シートパイプ６の上端付近等に固定される。また、サドル５は、シートパイプ６の上端にサドルポスト40を介して設置される。
【００２１】
そして、車体フレーム２のブラケット７には、図７に示すように、電動パワーユニット42とバッテリーユニット43が設置される。以下に詳述するが、電動パワーユニット42はブラケット７の左右の垂直板９に形成された湾入部13に配置され、バッテリーユニット43はブラケット７の水平板８の上に着脱可能に載置される。
【００２２】
電動パワーユニット42は、アルミ合金等で形成されたケーシング44の内部に、図１に示す電動モーター45や合力装置46、コントローラー（非図示）等の機器類が内蔵され、その周囲に突設された４箇所の固定台座48（図７参照）が、それぞれブラケット７の左右の垂直板９の間に挟持される。各固定台座48は、それぞれ垂直板９に穿設された前記ボルト孔14の位置に整合し、４本の固定ボルト49がボルト孔14と固定台座48を車幅方向に貫通して反対側からナット（非図示）が締結され、これにより電動パワーユニット42がブラケット７に固定される。電動パワーユニット42がブラケット７に固定されると、ブラケット７の剛性が飛躍的に高まり、ひいては車体フレーム２全体の剛性向上に繋がる。
【００２３】
そして、ブラケット７と電動パワーユニット42とを覆うように合成樹脂製のユニットカバー50が被装される。このユニットカバー50の上部には、図７に示すように、略直方体状に形成されたバッテリーユニット43を嵌合可能なバッテリー凹部51が形成されている。バッテリー凹部51は、車体フレーム２のダウンパイプ４とシートパイプ６の間の最も低い場所に位置し、その底面52に凹設された前後２箇所の締結台座53が、ブラケット７の水平板８裏面に設けられた前記ナット12にスクリュー54で締結される。また、ユニットカバー50の後下部が、ブラケット７の前記固定片23に図示しないスクリューで締結される。
【００２４】
バッテリーユニット43は、合成樹脂製のバッテリーケース56内にバッテリー57が収容された防水構造であり、バッテリーケース56がバッテリー凹部51に着脱可能に固定される。例えば、バッテリーケース56の前面に突設された係合突起58がバッテリー凹部51の前面に形成された係合孔59に嵌合される一方、バッテリーケース56の後面に設けられた図示しないロック部がシートパイプ６の前記バッテリーホルダー27に設けられたロック機構（非図示）にロックされる。ロック機構は特定のキーでしか解錠できないように構成され、バッテリーユニット43の盗難等が防止される。なお、バッテリーケース56の上面には持ち運び用の取手60（図１参照）が設けられる。
【００２５】
ところで、電動パワーユニット42の合力装置46の部分にはクランク軸63が車幅方向に貫通して回転自在に軸支されている。このクランク軸63の両端部にはクランク64が回転一体に固定され、各クランク64の先端にペダル65が回転自在に設けられる。また、クランク軸63には電動パワーユニット42の右側に位置する図示しないドライブスプロケットが軸装され、このドライブスプロケットと、後輪37のハブ（非図示）右側に設けられたドリブンスプロケット（非図示）との間にチェーン66が巻装される。
【００２６】
クランク軸63は、サドル５に着座した乗員が両足でペダル65を踏むことによりＡ方向に回転駆動されるが、このクランク軸63の回転と同時に電動モーター45が作動し、クランク軸63の回転力（ペダル踏力）と、電動モーター45の出力（駆動補助力）とが合力装置46により合成され、その合力が前記ドライブスプロケットをＡ方向に回転させ、この回転がチェーン66を経てドリブンスプロケットに伝達され、後輪37が駆動される。
【００２７】
このように、乗員のペダル踏力が電動モーター45の駆動補助力によってアシストされるので、乗員の負担が軽減され、走行が容易になる。なお、駆動補助力の大きさは、電動パワーユニット42に内蔵されたコントローラーにより、ペダル踏力に合わせて適宜調整される。
【００２８】
この電動補助自転車１の車体フレーム２は、前述したように、そのブラケット７が、平坦な水平板８と、その左右両縁から下方に折れ曲がる垂直板９とを備えたコの字形断面に折曲成形されており、水平板８と垂直板９の間の折曲線が直線状であるため、板金材料を折り曲げるだけでブラケット７を簡単に製作することができる。
【００２９】
したがって、従来のようにブラケット７を絞り加工により製作する必要がなく、大型のプレス機や複雑なプレス金型等の設備が不要になるとともに、ブラケット７の加工工程自体が大幅に簡素化されるので、車体フレーム２の製造コスト低減と精度向上に多大な貢献を果たすことができる。なお、電動パワーユニット42がブラケット７の左右の垂直板９に形成された湾入部13に固定されるので、電動パワーユニット42自身によりブラケット７の曲げ剛性や捩じれ剛性が飛躍的に高められる。
【００３０】
また、この車体フレーム２では、左右のチェーンステー19の前端をブリッジパイプ20に接合して鳥居状に形成し、このブリッジパイプ20をシートパイプ６の下端付近（接合凹部21）に接合するとともに、ブラケット７の後端部（16ａ，16ｂ，17，22，23）をシートパイプ６の下端付近とブリッジパイプ20とに跨がるように接合したので、チェーンステー19とシートパイプ６の接合部付近がブラケット７によって補強され、車体フレーム２の剛性が格段に向上する。しかも、ブラケット７により上記接合部付近に他の補強部材を設ける必要がなくなるため、車体フレーム２の部品数低減による製造コストダウンと軽量化を達成することができる。
【００３１】
さらに、ブラケット７の左右の垂直板９の前後端部に形成された接合辺15，16ａ，16ｂ（17）が、側面視でダウンパイプ４とシートパイプ６の中心軸に沿わされており、これらの接合辺15，16ａ，16ｂ（17）がダウンパイプ４とシートパイプ６に接合されるので、ブラケット７（垂直板９）とダウンパイプ４およびシートパイプ６との接合長さを長く確保できる。よって、車体フレーム２の剛性をさらに高めることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ブラケット７の前側の接合辺15と後上側の接合辺16ａを上方に延長し、水平板８よりも高く形成してあるので、接合長さが最大限に延ばされている。また、本実施形態では、水平板８の前後縁部がダウンパイプ４およびシートパイプ６から離されているが、この部分もダウンパイプ４およびシートパイプ６に接合すれば、より接合強度を高めることができる。
【００３３】
ところで、この車体フレーム２を組み立てる時は、予めヘッドパイプ３とダウンパイプ４を部組みしたフロントアッセンブリーと、シートパイプ６とチェーンステー19とブリッジパイプ20とシートステー25を部組みしたリヤアッセンブリーを製作しておき、このフロントおよびリヤアッセンブリーをブラケット７で連結すれば済むので、車体フレーム２全体の組立工数を簡略化でき、この点でも車体フレーム２の製造コスト低減と精度向上に貢献することができる。
【００３４】
さらに、この車体フレーム２では、バッテリーユニット43をブラケット７の水平板８上に載置するようにしたので、バッテリーユニット43を非常に安定的に設置することができ、しかもバッテリーユニット43が低位置に設置されるので、電動補助自転車１を低重心化して走行安定性を向上させるとともに、車体フレーム２を跨ぎやすくして乗車性を向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電動補助自転車の車体フレームは、ダウンパイプの下端とシートパイプの下端との間を連結し、電動パワーユニットが設置される板金製のブラケットを、車体前後方向に水平に延びる平坦な水平板と、この水平板の左右両縁から下方に折れ曲がり、側面視で下方から上方に向かって湾入する湾入部を有する左右一対の垂直板とを備えて前後方向視で下方に開口するコの字形断面を持つように形成する一方、前記シートパイプの下端付近から後方に延びる左右一対のチェーンステーの前端を車幅方向に延びるブリッジパイプに接合して平面視で鳥居状に形成し、上記ブリッジパイプをシートパイプの下端付近に接合するとともに、前記ブラケットの後端部をシートパイプの下端付近とブリッジパイプとに跨がるように接合し、上記湾入部に電動パワーユニットを固定し、水平板の上に電源用のバッテリーユニットを載置するようにしたことを特徴とするものであり、これによれば、上記ブラケットを絞り加工に依存することなく容易に製造できるので、車体フレームの製造コストを低減させるとともに、車体フレームの精度向上を図ることができる。また、シートパイプの下端付近と左右のチェーンステーとの接合部をブラケットで補強して車体フレームの剛性を向上させ、他の補強部材を省いて車体フレームの製造コストダウンと軽量化を達成することができる。
【００３７】
さらに、本発明に係る電動補助自転車の車体フレームは、前記ブラケットの左右の垂直板の前後端部に、それぞれ側面視で前記ダウンパイプとシートパイプの中心軸に沿う接合辺を形成し、これらの接合辺をダウンパイプとシートパイプに接合したので、ブラケットとダウンパイプおよびシートパイプとの接合長さを長く確保し、車体フレームのさらなる剛性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車体フレームを備えた電動補助自転車の一例を示す左側面図。
【図２】車体フレーム単体の左側面図。
【図３】図２の III部拡大図。
【図４】図３の IV-IV線に沿う断面図。
【図５】図３の V-V線に沿う断面図。
【図６】シートパイプとブリッジパイプとブラケットの接合前の状態を示す左側面図。
【図７】ブラケットに電動パワーユニットとバッテリーユニットとユニットカバーが装着された状態を拡大して示す左側面図であり、本発明の一実施形態を示す図。
【符号の説明】
１  電動補助自転車
２  車体フレーム
３  ヘッドパイプ
４  ダウンパイプ
５  サドル
６  シートパイプ
７  ブラケット
８  水平板
９  垂直板
13  湾入部
15，16ａ，16ｂ  接合辺
19  チェーンステー
20  ブリッジパイプ
25  シートステー
42  電動パワーユニット
43  バッテリーユニット
【図１】
0003906591.tif 000002
【図２】
0003906591.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003906591.tif 000005
【図５】
0003906591.tif 000006
【図６】
0003906591.tif 000007
【図７】
0003906591.tif 000008