JP2000177676A - 電動補助自転車の車体フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】乗降性を損うことなく電動パワーユニットとバ
ッテリーユニットを車体フレームの中央下部にまとめて
配置可能にし、走行安定性および取り回し性の向上を図
るとともに、製造コスト低減を達成する。 【解決手段】本発明に係る電動補助自転車の車体フレー
ム２は、フレームパイプ４を側面視で略Ｕ字状に湾曲成
形することにより、ヘッドパイプから後斜め下方に延び
るダウンパイプ部５と、サドルを支持するシートパイプ
部７とを一体に形成し、その湾曲部28の内周側に電動パ
ワーユニット30を設置したことを特徴とする。

Description

【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の車体フレーム
には、電動モーターや合力装置、制御用のコントローラ
ー等を内蔵した電動パワーユニットと、その電源を賄う
バッテリーユニットが搭載される。電動パワーユニット
とバッテリーユニットは共に重量物であるため、車体フ
レームの中央下部付近にまとめて配置し、車体の重心を
低めて走行安定性を向上させるとともに、重量物（マ
ス）を重心付近に集中させて車体の取り回し性を良くす
ることが重要である。

【０００３】このような電動補助自転車の車体フレーム
の一般的な構造例として、例えば特開平9-207859号公報
や、特開平10-109680 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
のブラケットの下部に電動パワーユニットが固定される
ものである。

【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、ダウンパイプとシートパイプと
の交点付近に設けたブラケットの下部に電動パワーユニ
ットを固定する構造では、大柄な電動パワーユニットの
上部にブラケットやダウンパイプ等のフレーム構成部材
が位置するため、一般の自転車よりもサドル前方の跨ぎ
空間が浅くなり、車体フレームを跨ぎにくくなることか
ら乗降性が著しく劣化してしまう。

【０００５】また、バッテリーユニットを電動パワーユ
ニットの近傍に配置するには、バッテリーユニットを電
動パワーユニットまたはダウンパイプの上部に配置する
か、あるいはシートパイプの後方に配置することになる
が、前者は上述した乗降性の劣化をエスカレートさせ、
後者はシートパイプと後輪間の寸法増大、即ちホイール
ベースの増大を招き、いずれにしても電動補助自転車に
とって致命的な欠点となる。

【０００６】これに加え、ダウンパイプとシートパイプ
とブラケットが、それぞれ独立した部品であるため、車
体フレームの構成部品点数が多く、その組立が困難で製
造コストが嵩むという問題もある。

【０００７】本発明に係る電動補助自転車の車体フレー
ムは、以上のような問題点を解決するべく発明されたも
のであり、乗降性を損うことなく電動パワーユニットと
バッテリーユニットを車体フレームの中央下部にまとめ
て配置可能にして走行安定性および取り回し性の向上を
図り、併せて製造コストの低減、ホイールベースの短縮
化、コンパクト化、軽量化、フレーム剛性の向上、電動
パワーユニットの着脱作業性の向上等を実現できる電動
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。

【０００８】

【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、フレームパイプを側面視で略
Ｕ字状に湾曲成形することにより、ヘッドパイプから後
斜め下方に延びるダウンパイプ部と、サドルを支持する
シートパイプ部とを一体に形成し、その湾曲部の内周側
に電動パワーユニットを設置したことを特徴とする。

【０００９】また、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、前記電動パワ
ーユニットに内蔵される減速ギヤ列のファイナルドリブ
ンギヤが、側面視で前記シートパイプ部にオーバーラッ
プするように、シートパイプ部と電動パワーユニットの
位置関係を設定した。

【００１０】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３に記載したように、前記シート
パイプ部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
シートパイプ下端付近の後側に形成した接合凹部に嵌合
して接合した。

【００１１】そして、本発明に係る電動補助自転車の車
体フレームは、請求項４に記載したように、前記電動パ
ワーユニットの直上部にて前記ダウンパイプ部と前記シ
ートパイプ部の間を板状のブリッジ部材で連結し、その
上に電源用のバッテリーユニットを載置した。

【００１２】また、本発明に係る電動補助自転車の車体
フレームは、請求項５に記載したように、前記ブリッジ
部材を前記フレームパイプに対し着脱可能に設けた。

【００１３】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、電動パワーユニットの上にブラケ
ットやパイプ類等のフレーム構成部材が位置しないた
め、サドル前方の跨ぎ空間を深くし、乗降性を損うこと
なく電動パワーユニットを車体フレームの中央下部に配
置できる。しかも、ダウンパイプ部とシートパイプ部が
一体化され、専用のブラケット類も不要になるため、車
体フレームの構成部品点数が大幅に減少し、組立も容易
になるので製造コストが低減する。

【００１４】また、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ることにより、車体フレームのシ
ートパイプ部と電動パワーユニットのファイナルドリブ
ンギヤとのオーバーラップ分だけ後輪の位置を前方にず
らしてホイールベースを短縮し、車体のコンパクト化と
軽量化、ならびに取り回し性の向上を達成できる。

【００１５】さらに、請求項３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
近に接合されるので、非常に簡素な構造によりチェーン
ステーの横剛性を向上させ、これにより車体フレームの
特に後三角部における高剛性化を実現できる。

【００１６】そして、請求項４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、ブリッジ部材が
板状であって厚みが薄いことから、バッテリーユニット
を電動パワーユニットの直上部に設置することができ、
電動パワーユニットとバッテリーユニットを車体フレー
ムの中央下部に密にまとめられる。同時に、ブリッジ部
材により車体フレームの剛性が高められる。

【００１７】また、請求項５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、ダウンパイプ部と
シートパイプ部の間を連結するブリッジ部材をフレーム
パイプから取り外すことにより、電動パワーユニットの
着脱時における着脱作業性の向上を図ることができる。

【００１８】

【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は図１のII部拡大図である。また、図
３、図４、図５は、それぞれ図２の III-III線（２箇
所）、 IV-IV線、 V-V線に沿う断面図であり、図６は図
２の VI-VI線に沿って展開した断面図である。

【００１９】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１本の太
いフレームパイプ４が延びている。このフレームパイプ
４は、側面視で略Ｕ字状（Ｖ字状）に湾曲成形され、ヘ
ッドパイプ３から後斜め下方に延びるダウンパイプ部５
と、サドル６を支持するシートパイプ部７とが１本の連
続したパイプとして一体に形成されている。

【００２０】シートパイプ部７の下端付近からは、左右
一対のチェーンステー９が後方に延びるが、各チェーン
ステー９の前端は、それぞれ車幅方向に延びる短いブリ
ッジパイプ10に突き合わされて接合され、図６に示すよ
うにチェーンステー９とブリッジパイプ10とが平面視で
鳥居状に形成される。そして、図２に示すように、シー
トパイプ部７の下端付近後側に形成された略半円形の接
合凹部11にブリッジパイプ10が嵌合され、接合される。

【００２１】また、シートパイプ部７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12の下端と、
左右のチェーンステー９の後端とが、それぞれエンドプ
レート13に接合される。なお、左右のチェーンステー９
の前端付近の間と、左右のシートステー12の上端付近の
間には、リヤフェンダー固定板14（チェーンステー９側
のもののみ図６中に表示）が架設される。

【００２２】ヘッドパイプ３にはフロントフォーク18が
左右回動自在に軸支され、その下端に前輪19が軸支され
るとともに、ハンドルポスト20やハンドルバー21、フロ
ントフェンダー22、バスケット23等が回動一体に設けら
れる。一方、エンドプレート13には後輪24が軸支され、
後輪24を覆うリヤフェンダー25やリヤキャリア26等がリ
ヤフェンダー固定板14やエンドプレート13、シートパイ
プ部７の上端付近等に固定される。また、サドル６は、
シートパイプ部７の上端にサドルポスト27を介して設置
される。

【００２３】そして、フレームパイプ４の湾曲部28の内
周側に電動パワーユニット30が設置される。湾曲部28の
底部付近の内周側には、上方に延びる平板状に形成され
た左右一対の固定プレート31（図２、図３参照）が固着
され、その後方には、フレームパイプ４を車幅方向に貫
通する管状の固定ボス32（図２、図４参照）が固着され
ている。また、シートパイプ部７の下部前面側、かつ固
定ボス32の上方には、リヤ側ブリッジ固定部33（図２、
図３参照）が固着されている。なお、図３は固定プレー
ト31とリヤ側ブリッジ固定部33の両方の断面を示してい
る。

【００２４】電動パワーユニット30は、アルミ合金等で
形成されたケーシング36を備え、その周囲に突設された
３箇所の固定台座37，38，39のうち、下部前側の固定台
座37が左右の固定プレート31の間に挟持され、下部後側
の固定台座38が固定ボス32の右側面に当てがわれ、上部
後側の固定台座39がリヤ側ブリッジ固定部33の間に挟持
される。そして、３本の固定ボルト41が、それぞれ固定
プレート31と固定台座37、固定ボス32と固定台座38、リ
ヤ側ブリッジ固定部33と固定台座39を車幅方向に貫通
し、反対側からナット42が締結されて電動パワーユニッ
ト30がフレームパイプ４の湾曲部28内周側に固定され
る。

【００２５】また、ダウンパイプ部５の下部後面側に
は、フロント側ブリッジ固定部44が固着され、このフロ
ント側ブリッジ固定部44とリヤ側ブリッジ固定部33との
間が板状のブリッジ部材45で連結される。ブリッジ部材
45は、図５にも示すように、平坦な水平面46と、その左
右両側から下方に延びる短い縁片47とを有した略「コ」
の字形断面に形成されており、その前後端に凹設された
締結座48，49が、それぞれフロント側ブリッジ固定部44
とリヤ側ブリッジ固定部33の上面50に載置され、上方か
ら挿入される固定ボルト51が、上面50の裏面側に固着さ
れたナット52に締結される。

【００２６】このように、ブリッジ部材45は、固定ボル
ト51を用いてフロントおよびリヤ側ブリッジ固定部33，
44に対し着脱可能に固定され、電動パワーユニット30の
直上部にてフレームパイプ４のダウンパイプ部５とシー
トパイプ部７とを連結する。なお、ブリッジ部材45が着
脱可能に設けられているため、ブリッジ部材45を取り外
すことにより、電動パワーユニット30を車体フレーム２
に着脱する際における着脱作業性を格段に向上させるこ
とができる。

【００２７】ブリッジ部材45の水平面46上には、電動パ
ワーユニット30の電源を賄うバッテリーユニット55が着
脱可能に載置される。また、図１に示すように、フレー
ムパイプ４の湾曲部28と電動パワーユニット30とを覆う
ように合成樹脂製のユニットカバー56が被装される。バ
ッテリーユニット55は、合成樹脂製のバッテリーケース
57内にバッテリー58が収容された防水構造であり、バッ
テリーケース57全体がユニットカバー56の上部に形成さ
れたバッテリー凹部59に嵌合される。

【００２８】バッテリー凹部59に嵌合されたバッテリー
ユニット55は、特定のキーでしか解錠できないロック機
構（非図示）によってロックされ、バッテリーユニット
55の盗難等が防止される。なお、バッテリーケース57の
上面には運搬用の取手60が設けられる。

【００２９】電動パワーユニット30のケーシング36の前
部左側には電動モーター62が設置され、ケーシング36の
後部にはクランク軸63が車幅方向に軸支されている。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にはドライブスプロケット67
が軸装され、このドライブスプロケット67と、後輪24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68が巻装される。なお、ケ
ーシング36内の符号69で示す部分には、コントローラー
等の補機類が収容される。

【００３０】クランク軸63は、サドル６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、その回転がワンウェイクラッチ71を経て合力スリー
ブ72に伝達される。一方、電動モーター62から出力され
る駆動補助力は、ケーシング36内に収容された減速ギヤ
列73によって３段階に減速され、合力スリーブ72に伝達
される。したがって、合力スリーブ72は、乗員のペダル
踏力と電動モーター62の駆動補助力を受けて前記ドライ
ブスプロケット67と共にＡ方向に回転し、その回転がチ
ェーン68を介して後輪24に伝達される。なお、駆動補助
力の大きさは、前記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。

【００３１】ところで、上記減速ギヤ列73のファイナル
ドリブンギヤ74は、合力スリーブ72の外周に一体に形成
されているが、このファイナルドリブンギヤ74が、側面
視（図２参照）で車体フレーム２のシートパイプ部７に
オーバーラップするように、シートパイプ部７と電動パ
ワーユニット30の位置関係が設定されている。

【００３２】即ち、電動パワーユニット30のケーシング
36後部には、ファイナルドリブンギヤ74を収容するギヤ
ハウジング75が、シートパイプ部７に対して一側（例え
ば右側）にオフセットされて形成されており、このギヤ
ハウジング75の側方（例えば左側）にシートパイプ部７
が位置し、ギヤハウジング75とシートパイプ部７とが前
後に寸法Ｌだけオーバーラップするようにシートパイプ
部７の前後位置が設定されている。

【００３３】なお、ギヤハウジング75の右方には、ドラ
イブスプロケット67が収容されるスプロケットハウジン
グ76が形成されているが、このスプロケットハウジング
76の外径はギヤハウジング75よりも大きく、平面視（図
６参照）でギヤハウジング75と共に階段状に形成され、
その段部に車体フレーム２のブリッジパイプ10が入り込
むようにレイアウトされている。

【００３４】以上のように構成された電動補助自転車１
の車体フレーム２は、これまでに述べたように、そのフ
レームパイプ４が側面視で略Ｕ字状に湾曲成形されてダ
ウンパイプ部５とシートパイプ部７が一体に形成され、
その湾曲部28の内周側に電動パワーユニット30が設置さ
れた上、電動パワーユニット30の直上部にてダウンパイ
プ部５とシートパイプ部７との間が板状のブリッジ部材
45で連結され、その上にバッテリーユニット55が載置さ
れたので、電動パワーユニット30やバッテリーユニット
55の上にブラケットやパイプ類等のフレーム構成部材が
位置することがなく、サドル６前方の跨ぎ空間を深くす
ることができる。

【００３５】したがって、乗降性を損うことなく電動パ
ワーユニット30やバッテリーユニット55を車体フレーム
２の中央下部にまとめて配置し、良好な走行安定性と取
り回し性を得ることができる。さらに、電動パワーユニ
ット30がフレームパイプ４により下方から取り囲まれて
ガードされるため、路上障害物との衝突等による電動パ
ワーユニット30の破損を防止させることができる。

【００３６】しかも、ダウンパイプ部５とシートパイプ
部７が一体化された点と、専用のブラケット類が一切不
要な点とから、車体フレーム２を構成する部品点数の大
幅な削減が実現し、これに伴い組立も容易になるので、
車体フレーム２の製造コストを飛躍的に低減させること
ができる。なお、板状に形成されたブリッジ部材45は、
その厚みが非常に薄いため、バッテリーユニット55を電
動パワーユニット30の直上部に設置でき、これにより電
動パワーユニット30とバッテリーユニット55を車体フレ
ーム２の中央下部に密にまとめられる。同時に、ブリッ
ジ部材45の設置により車体フレーム２の剛性が向上し
た。

【００３７】さらに、この車体フレーム２では、左右の
チェーンステー９の前端がブリッジパイプ10に接合され
て平面視で鳥居状に形成され、ブリッジパイプ10がシー
トパイプ部７の下端後側に形成した接合凹部11に接合さ
れているので、非常に簡素な構造によりチェーンステー
９の横剛性を向上させ、これにより車体フレーム２の特
に後三角部における高剛性化を実現できる。

【００３８】また、この車体フレーム２は、電動パワー
ユニット30に内蔵される減速ギヤ列73のファイナルドリ
ブンギヤ74がシートパイプ部７の側方にオーバーラップ
するように、シートパイプ部７と電動パワーユニット30
の位置関係が設定されたので、そのオーバーラップ寸法
Ｌの分だけ後輪24の位置を前方にずらし、前後輪19，24
間のホイールベースを短縮できる。これにより、電動補
助自転車１のコンパクト化と軽量化を達成すると同時
に、大幅な取り回し性の向上を実現できる。

【００３９】

【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、フレームパイプを側面視
で略Ｕ字状に湾曲成形することにより、ヘッドパイプか
ら後斜め下方に延びるダウンパイプ部と、サドルを支持
するシートパイプ部とを一体に形成し、その湾曲部の内
周側に電動パワーユニットを設置したので、サドル前方
の跨ぎ空間を深くし、乗降性を損うことなく電動パワー
ユニットを車体フレームの中央下部に配置して走行安定
性および取り回し性の向上を図るとともに、車体フレー
ムの構成部品点数を減少させて製造コストの低減を図る
ことができる。

【００４０】また、本発明に係る電動補助自転車の車体
フレームは、前記電動パワーユニットに内蔵される減速
ギヤ列のファイナルドリブンギヤが、側面視で前記シー
トパイプ部にオーバーラップするように、シートパイプ
部と電動パワーユニットの位置関係を設定したので、フ
レームパイプとファイナルドリブンギヤとのオーバーラ
ップ分だけ後輪の位置を前方にずらしてホイールベース
を短縮し、車体のコンパクト化と軽量化、ならびに取り
回し性の向上を図ることができる。

【００４１】さらに、本発明に係る電動補助自転車の車
体フレームは、前記シートパイプ部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部の下端付近の
後側に形成した接合凹部に嵌合して接合したので、非常
に簡素な構造によりチェーンステーの横剛性を向上さ
せ、これにより車体フレームの特に後三角部における高
剛性化を実現することができる。

【００４２】そして、本発明に係る電動補助自転車の車
体フレームは、前記電動パワーユニットの直上部にて前
記ダウンパイプ部と前記シートパイプ部の間を板状のブ
リッジ部材で連結し、その上に電源用のバッテリーユニ
ットを載置したので、ブリッジ部材の薄みによりバッテ
リーユニットを電動パワーユニットの直上部に設置し、
電動パワーユニットとバッテリーユニットを車体フレー
ムの中央下部に密にまとめると同時に、ブリッジ部材に
より車体フレームの剛性を向上させることができる。

【００４３】また、本発明に係る電動補助自転車の車体
フレームは、前記ブリッジ部材を前記フレームパイプに
対し着脱可能に設けたので、このブリッジ部材をフレー
ムパイプから取り外すことにより、電動パワーユニット
の着脱時における着脱作業性を大幅に向上させることが
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】図１のII部拡大図であり、本発明の一実施形態
を示す図。

【図３】図２の III-III線に沿う断面図。

【図４】図２の IV-IV線に沿う断面図。

【図５】図２の V-V線に沿う断面図。

【図６】図２の VI-VI線に沿って展開した断面図。

【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 フレームパイプ ５ ダウンパイプ部 ６ サドル ７ シートパイプ部 ９ チェーンステー 10 ブリッジパイプ 11 接合凹部 28 湾曲部 30 電動パワーユニット 45 ブリッジ部材 55 バッテリーユニット 62 電動モーター 63 クランク軸 73 減速ギヤ列 74 ファイナルドリブンギヤ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームパイプ４を側面視で略Ｕ字状に
   湾曲成形することにより、ヘッドパイプ３から後斜め下
   方に延びるダウンパイプ部５と、サドル６を支持するシ
   ートパイプ部７とを一体に形成し、その湾曲部28の内周
   側に電動パワーユニット30を設置したことを特徴とする
   電動補助自転車の車体フレーム。
2. 【請求項２】 前記電動パワーユニット30に内蔵される
   減速ギヤ列73のファイナルドリブンギヤ74が、側面視で
   前記シートパイプ部７にオーバーラップするように、シ
   ートパイプ部７と電動パワーユニット30の位置関係を設
   定した請求項１に記載の電動補助自転車の車体フレー
   ム。
3. 【請求項３】 前記シートパイプ部７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９の前端を車幅方
   向に延びるブリッジパイプ10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10をシートパイプ部７の
   下端付近の後側に形成した接合凹部11に嵌合して接合し
   た請求項１に記載の電動補助自転車の車体フレーム。
4. 【請求項４】 前記電動パワーユニット30の直上部にて
   前記ダウンパイプ部５と前記シートパイプ部７の間を板
   状のブリッジ部材45で連結し、その上に電源用のバッテ
   リーユニット55を載置した請求項１に記載の電動補助自
   転車の車体フレーム。
5. 【請求項５】 前記ブリッジ部材45を前記フレームパイ
   プ４に対し着脱可能に設けた請求項４に記載の電動補助
   自転車の車体フレーム。