JP2001039379A - 電動補助自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車輪径の大小にかかわらず、重量物の集中配
置と低重心化を可能にした電動補助自転車を提供する。 【解決手段】 ペダルから入力された踏力に応じた補助
動力をチェーンへ入力する電動補助ユニット８６を備え
た電動補助自転車において、自転車フレームのシートポ
スト７１の高さ同等の直径を有する車輪７３、７８と、
前記電動補助ユニット８６の出力軸に設けられ、クラン
ク軸８３よりも後方でチェーンに歯合される駆動スプロ
ケット８４と、前記シートポスト７１背部に搭載されて
電動補助ユニット８６を駆動するバッテリ２とを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペダルから入力さ
れた踏力に応じた補助動力をチェーンへ入力する電動補
助ユニットを備えた電動補助自転車に係り、既存の自転
車フレームに大きな設計変更を加えることなく電動補助
ユニットを後付けすることで構成され、重心位置が低く
抑えられた電動補助自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】自転車フレームに大きな設計変更を加え
ることなく電動補助ユニットを後付けし、その補助動力
をチェーンラインから入力するようにした電動補助自転
車が、たとえば実公昭４８−３３１７５号公報に開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術は、
比較的大径の車輪を装備した自転車を対象としており、
補助動力がクランク軸後方のチェーンラインに入力され
る。しかしながら、重量物であるバッテリを、フレーム
上のデットスペースを有効利用しながら他の重量物と共
に集中配置しようという技術思想がなかった。

【０００４】また、これとは逆に車輪径の小さな自転車
では、補助動力をクランク軸後方のチェーンラインに入
力しようとしても、シートポストと後輪軸とを連結する
リヤステーやリヤフォークが、シートポストの上部から
急角度で後部下方へ延びることになるので、シートポス
トの後方に重量物の搭載空間を確保することが難しかっ
た。さらに、電動補助ユニットの構成部品のうち、重量
物である駆動モータの電動補助ユニット内での配置につ
いも、重心位置を考慮した配置が行われていなかった。

【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、車輪径の大小にかかわらず、重量物の集中配
置と低重心化とを車体上のデッドスペースを有効利用し
ながら可能にした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】上記した目的を達成する
ために、本発明は、ペダルから入力された踏力に応じた
補助動力をチェーンへ入力する電動補助ユニットを備え
た電動補助自転車において、以下のような手段を講じた
点に特徴がある。

【０００７】(1) 自転車フレームのシートポスト高と同
等の直径を有する車輪と、前記電動補助ユニットの出力
軸に設けられ、クランク軸よりも後方でチェーンに歯合
される駆動スプロケットと、前記シートポスト背部に搭
載されて前記電動補助ユニットを駆動するバッテリとを
含むことを特徴とする。

【０００８】(2) シート高の略半分の高さの直径を有す
る車輪と、前記電動補助ユニットの出力軸に設けられ、
クランク軸よりも後方でチェーンに歯合される駆動スプ
ロケットと、前記シートポスト前面に搭載されて前記電
動補助ユニットを駆動するバッテリとを含むことを特徴
とする。

【０００９】上記した特徴(1) によれば、比較的大径の
車輪を備えた自転車において、電動補助ユニットをクラ
ンク軸の後方に配置することによりシートポスト背部に
必然的に生じるデッドスペースを有効利用してバッテリ
を搭載することが可能となり、さらには、このバッテリ
が電動補助ユニットに近接配置されることになるので、
重量物の集中配置と低重心化が可能になる。

【００１０】上記した特徴(2) によれば、比較的小径の
車輪を備えた自転車では、シートポスト背面に生じるデ
ッドスペースが小さいのでバッテリがシートポスト前面
に配置され、このバッテリは電動補助ユニットに近接配
置されることになるので、重量物の集中配置が可能とな
り、さらにはバッテリの脱着も容易になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である電動
補助自転車の側面図であり、バッテリ２をシートポスト
７１の前方（Ｆ）に搭載し、電動補助ユニット８６が発
生する補助動力を、クランク軸８３よりも前方（Ｆ）で
チェーンラインに入力する構造（Ｆ／Ｆ構造）の電動補
助自転車の一例を示している。

【００１２】図２は、前記図１の構成からチェーンカバ
ー９１を取り外した状態でのクランク軸８３周辺の部分
側面図であり、図３は、自転車フレーム６７への電動補
助ユニット８６の固定方法を示した構成図である。

【００１３】本実施形態の自転車フレーム６７は、通常
の自転車用に設計・製造された既存の自転車用フレーム
であり、前端のヘッドパイプ６８と、ヘッドパイプ６８
から後下りに車体前方から後方へ延びるダウンパイプ
（メインフレーム）６９と、ダウンパイプ６９の後端に
固着されて左右に延びる支持パイプ６６（図３）と、支
持パイプ６６から上方に立上がるシートポスト７１とを
備える。

【００１４】ヘッドパイプ６８にはフロントフォーク７
２が操向可能に支承され、フロントフォーク７２の下端
に前輪７３が軸支されている。フロントフォーク７２の
上端には操向ハンドル７４が設けられている。シートポ
スト７１から後方側に延出される左右一対のリヤフォー
ク７０の後端間には、駆動輪としての後輪７８が軸支さ
れている。左右一対のステー７７は、リヤフォーク７０
の後端からシートポスト７１を経由してダウンパイプ６
９に達する。シートポスト７１には、上端にシート７６
を備える支持軸７５が、シート７６の上下位置を調整可
能として装着されている。

【００１５】シート７６の下方でシートポスト７１の前
部には、電動補助ユニット８６へ電力を供給するバッテ
リ２が、後に詳述するバッテリホルダ８７により着脱可
能に固定されている。バッテリホルダ８７は、シートポ
スト７１に形成された各左右一対のボス７１Ａ，７１Ｂ
において固定される。

【００１６】自転車フレーム６７の支持パイプ２４を同
軸に貫通するクランク軸８３の左端および右端には一対
のクランクペダル７９が連結される。クランクペダル７
９に加えられた踏力はクランク軸８３へ伝達され、ペダ
ルスプロケット８０を介してチェーン８２へ入力され
る。ペダルスプロケット８０には、自転車フレーム６７
と同色に塗装されたスプロケットカバー６４が装着され
ている。

【００１７】前記電動補助ユニット８６は、種々想定さ
れる既存の自転車フレームに若干の加工を施すのみで各
自転車フレームへ適用できるように、図３に示したよう
に、自転車フレーム６７への固定用に供されるボス３４
（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ）の形成スペースを少なくと
も３か所３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃに備え、車両構造や自
転車フレームの形状に応じて、いずれか２つのボス３４
のみを選択的に利用して自転車フレーム６７へ固定され
る。前記各ボスの形成スペース３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ
を結ぶ線分は仮想的な三角形を形成する。

【００１８】自転車フレーム６７の支持パイプ２４およ
びダウンパイプ６９には、それぞれフランジ３５Ａ、３
５Ｂが、溶接等の適宜の手法により後付け固定されてい
る。前記電動補助ユニット８６は、前記３か所のボス形
成スペース３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの内の２か所３３
Ａ、３３Ｂに形成された２つのボス３４Ａ、３４Ｂを、
それぞれ前記フランジ３５Ａ、３５Ｂに対してネジ止め
することにより、その駆動スプロケット８４がクランク
軸８３よりも前方においてチェーン８２と歯合するよう
に、その位置および姿勢を固定される。

【００１９】なお、電動補助ユニット８６のボス形成ス
ペース３３Ｃには、図示したように、利用しないボス３
４Ｃを他のボス３４Ａ、３４Ｂと同様に形成しておいて
も特に不都合はないが、図３に併記したように、電動補
助ユニット８６のケースを鋳造（あるいは鍛造等）する
際に、前記ボス形成スペース３３Ａ、３３Ｂのみにフラ
ンジ３５Ａ、３５Ｂを選択的に形成し、当該自転車フレ
ーム６７への固定に不要なボス３４Ｃはボス形成スペー
ス３３Ｃに形成しないようにしても良い。

【００２０】無端状のチェーン８２は、前記ペダルスプ
ロケット６８、電動補助ユニット８６で駆動される駆動
スプロケット８４および後輪７８の車軸に設けられた被
動スプロケット８１に巻掛けられている。チェーン８２
に張力を与えるテンショナ３６の２つのスプロケット３
７Ａ、３７Ｂは、ペダルスプロケット６８および被動ス
プロケット７０間でチェーン７２に噛合されている。前
記テンショナ３６は、自転車フレーム６７のリヤフォー
ク７０に形成されたボス３２にネジ止め固定される。

【００２１】ところで、本実施形態のように、通常の自
転車用に設計・製造された既存の自転車フレームに電動
補助ユニット８６を後付けし、その電動補助動力を駆動
スプロケット８４によりチェーンラインへ入力する構造
では、チェーン８２の張架部およびペダルスプロケット
８０のみならず、駆動スプロケット８４もチェーンカバ
ーにより同様に覆う必要がある。

【００２２】ここで、本実施形態ではチェーンカバー９
１を、図１に示したように、主に駆動スプロケット８４
を覆う駆動スプロケットカバー部９２Ａと、主にチェー
ン８２の張架部を覆うチェーンカバー部９２Ｂと、主に
ペダルスプロケット８０の上側半分を覆うペダルスプロ
ケットカバー部９２Ｃとで一体に形成している。このよ
うな構成によれば、電動補助動力がチェーンラインから
入力されるように構成（改造）された電動補助自転車の
チェーンおよび各スプロケットを、部品点数を増やすこ
となく簡単な構成で確実に覆うことができる。

【００２３】但し、本実施形態のように、一つのチェー
ンカバー９１でチェーン８２および各スプロケット８
０，８４を全て覆うようにすると、駆動スプロケット８
４を覆う駆動スプロケットカバー部９２Ａが追加された
分だけ、チェーンカバー９１が従来の見慣れた形状から
乖離した異形状となり、これが視覚的に違和感を生じさ
せる場合があり得る。

【００２４】そこで、本実施形態では駆動スプロケット
８４を覆うスプロケットカバー部９２Ａに、駆動スプロ
ケット８４の外形状に合わせて円形状の色彩加工および
凹凸加工を施し、これを装飾の一部として積極的に利用
することで、上記した違和感を緩和させるようにしてい
る。

【００２５】図４は上記したバッテリ２の斜視図であ
り、図５は前記バッテリ２の正面図である。バッテリ２
は複数のバッテリセル（図示せず）、およびバッテリセ
ルを収容した略直方体のバッテリパック４２６を有して
いる。バッテリパック４２６は、その長手方向に沿った
割面４２７で２分割されたパック部分４２６Ｒ，４２６
Ｌからなり、これらパック部分４２６Ｒ，４２６Ｌは割
面４２７を境に対称形状となっている。

【００２６】バッテリ２の正面には、バッテリセルの正
極および負極にそれぞれ接続された端子４２８，４２９
が、前記割面４２７に対して対称位置に露出して配置さ
れている。バッテリパック４２６の正面寄り頂部には、
後述するスロット４に設けられたロック装置に係合する
係合穴４３０が形成されている。また、バッテリ２をス
ロット４に収容するときのスロット４の壁面との摺動
性、および収容した後の安定性を確保するため、バッテ
リパック４２６の底面両側には、長手方向に延びた筋状
凸部４４１が形成されている。

【００２７】パック部分４２６Ｒ，４２６Ｌはネジ孔４
４２を利用してボルト（図示せず）で一体に組み付ける
ことができる。溝４４４は持ち運びの際の手掛かりとな
り、把持操作性の向上に貢献する。また、バッテリパッ
ク４２６の横断面形状の寸法は、人が手でつかみ易いよ
うに、いわゆる手のひらサイズに設定されている。例え
ば、正面から見たときの高さｈは約８０ｍｍであり、幅
ｂが手のひらサイズの約５５ｍｍである。

【００２８】バッテリパック４２６を横に貫通した孔４
４５は、バッテリ２を当該車両に搭載したときに、鍵の
一部をなすワイヤまたはロープ部分を通すのに利用でき
る。また、バッテリパック４２６の角に形成された凹状
部４４６は、バッテリ２を電動アシスト自転車に搭載し
たときに、バッテリ２を車体に固定するのに利用される
引掛部となる。

【００２９】図６は、前記バッテリホルダ８７の斜視
図、図７は、バッテリ２が搭載されていない状態での側
面図であり、図８は、バッテリ２が搭載されている状態
での側面図である。

【００３０】本実施形態のバッテリホルダ８７は、バッ
テリ２が載置される受皿部８７１と、受皿部８７１の一
側面から上方へ延設された背板部８７２と、前記背板部
８７２の端部から切り起されてバッテリ２を左右方向に
位置決めする左右一対の側板部８７３と、前記側板部８
７３とは逆側に切り倒された左右一対の第１フランジ部
８７４と、前記受皿部８７１の両側面から前記背板部８
７２を越えて延設された左右一対の第２フランジ部８７
５とを含む。当該バッテリホルダ８７は、前記第１およ
び第２フランジ部８７４、８７５において、シートフレ
ーム７１に設けられた前記ボス７１Ａ，７１Ｂにボルト
８９５，８９６により固定されている。

【００３１】シートフレーム７１を挟んで前記受皿部８
７１と前後反対側（本実施形態では後側）には、バック
ル８８が左右方向の揺動軸８９３により、前記第１フラ
ンジ部８７４に対して揺動自在に軸支されている。止め
輪８９の両端は前記バックル８８の前記揺動軸８９３か
ら離れた偏心位置９２で保持されている。受皿部８７１
の底には、前記バッテリ２の端子４２８，４２９と電気
的に接触する一対の円柱状電極８０８、８０９が露出し
ている。

【００３２】このような構成において、バッテリ２は前
記端子４２８，４２９の形成面を下にして受皿部８７１
上に収納される。これにより、バッテリ２がバッテリホ
ルダ８７に対して位置決めされ、バッテリ２の各端子４
２８，４２９および受皿部８７１の各電極８０８、８０
９が電気的に接触する。前記受皿部８７１の下方には前
記電極８０８、８０９と接続された給電部９０が設けら
れ、この給電部９０から給電ライン１１０を経由して電
動補助ユニット８６へ電力が供給される。

【００３３】バッテリ２は、図８に示したように、止め
輪８９をバッテリ２の上端部に形成された前記凹状引掛
部４４６に引掛け、かつバックル８８を図７に示された
位置から図８に示された位置まで回動させることによ
り、シートポスト７１に対して確実に固定される。前記
受皿部８７には、バッテリパック４２６の貫通孔４４５
に適合する孔９２が形成されており、図９に示したよう
に、この孔９２およびバッテリパック４２６の貫通孔４
４５に施錠ワイヤ５３を通し、さらに後輪７８にかけ渡
して施錠することにより、当該電動補助自転車自身のみ
ならず、バッテリ２の盗難も同時に防止できる。

【００３４】なお、前記受皿部８７に露出する電極形状
は、上記したような円柱形状電極８０８、８０９に限定
されず、例えば図１０に示した各電極８１８，８１９の
ように、ＡＣ１００Ｖの家庭用コンセントに装着される
ＡＣプラグと同様の規格を有する汎用的な平型電極であ
っても良い。

【００３５】図１１は、本発明の他の実施形態である第
２の電動補助自転車の側面図であり、前記と同一の符号
は同一または同等部分を表している。

【００３６】当該車両もバッテリ２をシートポスト７１
の前方（Ｆ）に搭載し、電動補助ユニット８６が発生す
る電動補助動力をクランク軸８３よりも前方（Ｆ）でチ
ェーンラインに入力するＦ／Ｆ構造であるが、自転車フ
レームの構造およびチェーンカバー９１の形状が、前記
第１実施形態とは若干異なっている。

【００３７】図１２は、本実施形態における自転車フレ
ーム６７と電動補助ユニット８６との固定方法を示した
構成図であり、図１３は、前記図１１の電動補助自転車
を背面から見込んだ側面図である。

【００３８】本実施形態でも、自転車フレーム６７は通
常の自転車用に設計・製造された既存の自転車フレーム
であり、図１２に示したように、自転車フレーム６７の
支持パイプ２４およびダウンパイプ６９には、それぞれ
フランジ３５Ａ、３５Ｂが後付け固定されている。前記
電動補助ユニット８６は、前記３か所のボス形成スペー
ス３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの内の２か所３３Ａ、３３Ｂ
に形成された２つのボス３４Ａ、３４Ｂを、それぞれ前
記フランジ３５Ａ、３５Ｂに対してネジ止めすることに
より、その駆動スプロケット８４がクランク軸８３より
も前方においてチェーン８２と歯合するように、その位
置および姿勢を固定される。

【００３９】なお、本実施形態でもボス３４Ｃがボス形
成スペース３３Ｃに形成されているが、第１実施形態の
場合と同様に、その形成を予め省略しても良い。

【００４０】このように、本発明では各自転車フレーム
に固有の適所にフランジ３５Ａ、３５Ｂを後付け固定す
ることにより、自転車フレームの形状にかかわらず同一
の電動補助ユニット８６を補助動力源として用いること
ができる。したがって、既存の自転車フレームに若干の
加工を施すのみで、同一の電動補助ユニット８６を各自
転車フレームで共用することができる。

【００４１】さらに、本実施形態でもチェーンカバー９
１が、図１１に示したように、駆動スプロケット８４を
覆う駆動スプロケットカバー部９２Ａと、チェーン８２
の張架部を覆うチェーンカバー部９２Ｂと、ペダルスプ
ロケット８０の上側半分を覆うペダルスプロケットカバ
ー部９２Ｃとを一体に形成して構成されるが、第１実施
形態とは異なり、従来からあるペダルスプロケット８０
の輪郭相当領域に濃色の色彩を施し、駆動スプロケット
８４の領域には特にアクセントを設けず、駆動スプロケ
ット８４の存在を意識させない形状としている。

【００４２】図１４〜１６はいずれも、上記と同様のＦ
／Ｆ型電動補助自転車の他の実施形態の側面図であり、
前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
自転車フレーム６７に対する電動補助ユニット８６の取
付方法は上記した各実施形態と同様なので、ここではチ
ェーンカバー９１の特徴についてのみ説明する。

【００４３】図１４に示した第３の電動補助自転車で
は、駆動スプロケット８４、チェーン８２の張架部およ
びペダルスプロケット８０を単一のチェーンカバー９１
で完全に覆っている。また、駆動スプロケット８４の存
在を目立たせないように、チェーンカバー部９２Ｂおよ
びペダルスプロケットカバー部９２Ｃは同一の明色と
し、駆動スプロケットカバー部９２Ａは、その他の部分
と連続する一体的な形状で同一の濃色としている。

【００４４】図１５に示した第４の電動補助自転車で
は、駆動スプロケット８４、チェーン８２の張架部およ
びペダルスプロケット８０を単一のチェーンカバー９１
で完全に覆うと共に、駆動スプロケット８４の存在を目
立たせないように、駆動スプロケットカバー部９２Ａ
は、チェーンカバー部９２Ｂと連続する一体的な形状で
同一色としている。

【００４５】図１６に示した第５の電動補助自転車で
は、駆動スプロケット８４およびチェーン張架部を単一
のチェーンカバー９１で完全に覆い、駆動スプロケット
８４の存在が目立たないように、駆動スプロケットカバ
ー部９２Ａはチェーンカバー部９２Ｂと同色としてい
る。

【００４６】上記した各チェーンカバーによれば、駆動
スプロケットカバー部９２Ａが目立たなくなるので、駆
動スプロケットカバー部９２Ａが追加されたことによる
違和感が緩和され、かつ駆動スプロケットカバー部９２
Ａの存在に左右されないデザインが可能になる。

【００４７】図１７は、本発明を適用した第６の電動補
助自転車の側面図であり、前記と同一の符号は同一また
は同等部分を表している。

【００４８】本実施形態でも、通常の自転車用に設計・
製造された既存の自転車フレームを用いるが、本実施形
態のように、シートポスト７１の高さと同等の直径を有
する大径の車輪を装備する自転車では、シートポスト７
１と後輪７８との間、およびシートポスト７１とクラン
ク軸８３との間に比較的広い空間を確保できる。そこ
で、本実施形態ではバッテリ２を上記した各実施形態と
は逆にシートポスト７１の後方（Ｒ）に搭載し、電動補
助ユニット８６が発生する電動補助動力も、上記した各
実施形態とは逆に、クランク軸８３よりも後方（Ｒ）で
チェーンラインに入力するＲ／Ｒ構造を採用した。

【００４９】図１８は、本実施形態における自転車フレ
ーム６７と電動補助ユニット８６との固定方法を示した
構成図であり、図１９は、前記図１７の電動補助自転車
を背面から見込んだ側面図である。

【００５０】本実施形態では、図１８に示したように、
自転車フレーム６７の支持パイプ２４およびリヤフォー
ク７０に、それぞれにフランジ３５Ｃ、３５Ｂが後付け
固定されており、前記電動補助ユニット８６は、前記３
か所のボス形成スペース３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの内の
２か所３３Ｃ、３３Ｂに形成された２つのボス３４Ｃ、
３４Ｂを、それぞれ前記フランジ３５Ｃ、３５Ｂに対し
てネジ止めすることにより、その駆動スプロケット８４
がクランク軸８３よりも後方でチェーン８２と歯合する
ように位置決めされる。なお、本実施形態ではボス形成
スペース３３Ａに形成されるべきボス３４Ａの形成が省
略されている。

【００５１】チェーンカバー９１は、図１７に示したよ
うに、駆動スプロケットカバー部９２Ａ、チェーンカバ
ー部９２Ｂおよびペダルスプロケットカバー部９２Ｃを
一体に形成して構成され、駆動スプロケットカバー部９
２Ａを他の部分と同一色とすることで、駆動スプロケッ
トカバー部９２Ａと他のカバー部９２Ｂ，９２Ｃとに一
体感を持たせている。

【００５２】本実施形態によれば、シートポスト７１の
背部に必然的に生じるデッドスペースにバッテリ２が搭
載され、クランク軸後方のデッドスペースにおいて駆動
スプロケット８４が露出するように電動補助ユニット８
６をフレーム中央部の下方に配置することができるの
で、重量物の集中配置と低重心化が可能になる。

【００５３】また、本実施形態では、電動補助ユニット
８６の駆動モータは、その回転軸が自転車の幅方向に指
向するように配置されているので、駆動モータを、その
回転軸が上下方向に指向するように配置する場合に比べ
て、車両の重心位置を低く抑えることができる。しか
も、電動補助ユニット８６の上下方向の幅（高さ）を短
く抑えられるので、電動補助ユニット８６上方にバッテ
リ２の搭載空間を広く確保することができる。

【００５４】さらに、本実施形態では電動補助ユニット
８６の駆動モータを、電動補助ユニット８６内において
駆動スプロケット８４よりも下方に配置し、駆動スプロ
ケット８４は、チェーンの下側部に歯合されるようにし
たので、自転車の重心位置をさらに低くすることが可能
になる。

【００５５】図２０〜２２はいずれも、上記したＲ／Ｒ
車両の他の実施形態の側面図であり、前記と同一の符号
は同一または同等部分を表している。自転車フレーム６
７に対する電動補助ユニット８６の取付方法は上記した
各実施形態と共通なので、ここではチェーンカバー９１
の特徴について説明する。

【００５６】図２０に示した第７の電動補助自転車で
は、前記駆動スプロケット８４、チェーン８２の張架部
およびペダルスプロケット８０の上部が単一のチェーン
カバー９１で覆われている。また、本実施形態では、駆
動スプロケットカバー部９２Ａを、駆動スプロケット８
４の外形状に合わせた円形状とし、これを装飾の一部と
して積極的に利用している。

【００５７】図２１に示した第８の電動補助自転車で
は、前記駆動スプロケット８４、チェーン８２の張架部
およびペダルスプロケット８０を単一のチェーンカバー
９１で完全に覆うと共に、駆動スプロケット８４の存在
が目立たないように、駆動スプロケットカバー部９２Ａ
をペダルスプロケットカバー部９２Ｃと同じ濃色に塗装
している。

【００５８】図２２に示した第９の電動補助自転車で
は、前記駆動スプロケット８４、チェーン８２の張架部
およびペダルスプロケット８０の上部が単一のチェーン
カバー９１で覆われている。また、駆動スプロケットカ
バー部９２Ａをデザイン的に独立形状とし、これを装飾
の一部として積極的に利用している。

【００５９】図２３は、本発明を適用した第１０の電動
補助自転車の側面図であり、前記と同一の符号は同一ま
たは同等部分を表している。

【００６０】本実施形態でも、通常の自転車用に設計・
製造された既存の自転車フレームを用いるが、本実施形
態のように、シート高の略半分の高さの直径しかない小
径車輪を装備する自転車では、シートポスト７１が短く
なり、このシートポスト７１の限られた範囲内にリヤス
テー７７やリヤフォーク７０が後方から集中的に結合さ
れるので、シートポスト７１と後輪７８との間にバッテ
リを搭載するための空間を確保することが難しい。そこ
で、本実施形態では、バッテリ２をシートポスト７１の
前方（Ｆ）に搭載し、電動補助ユニット８６が発生する
電動補助動力を、クランク軸８３よりも後方（Ｒ）でチ
ェーンラインに入力するＦ／Ｒ構造を採用している。

【００６１】また、駆動スプロケット８４をクランク軸
８３よりも後ろ側に配置した場合も、チェーンカバー９
１の形状や色彩を工夫することにより、駆動スプロケッ
トカバー部９２Ａが追加されたことによる違和感が緩和
され、駆動スプロケットカバー部９２Ａの存在に左右さ
れないデザインが可能になる。

【００６２】図２４は、本実施形態における自転車フレ
ーム６７と電動補助ユニット８６との固定方法を示した
構成図であり、図２５は、前記図２４の電動補助自転車
を背面から見込んだ側面図である。

【００６３】本実施形態では、自転車フレームの支持パ
イプ２４およびリヤフォーク７０に、それぞれフランジ
３５Ｃ、３５Ｂが後付け固定されており、前記電動補助
ユニット８６は、前記３か所のボス形成スペース３３
Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの内の２か所３３Ｃ、３３Ｂに形成
された２つのボス３４Ｃ、３４Ｂを、それぞれ前記フラ
ンジ３５Ｃ、３５Ｂに対してネジ止めすることにより、
その駆動スプロケット８４がクランク軸８３よりも後方
でチェーン８２と歯合するように、位置および姿勢を固
定される。なお、本実施形態ではボス形成スペース３３
Ａに形成されるべきボス３４Ａの形成が省略されてい
る。

【００６４】本実施形態のチェーンカバー９１は、前記
図２０に関して説明した実施形態と同様に、駆動スプロ
ケット８４、チェーン８２の張架部およびペダルスプロ
ケット８０の上部を単独で覆い、駆動スプロケットカバ
ー部９２Ａを、駆動スプロケット８４の外形状に合わせ
て円形状とし、これを装飾の一部として積極的に利用し
ている。

【００６５】本実施形態によれば、比較的小径の車輪を
備える自転車のように、シートポスト７１の背面に生じ
るデッドスペースが小さい場合でも、バッテリ２をシー
トポスト前面に配置し、さらに、クランク軸後方のデッ
ドスペースにおいて駆動スプロケット８４が露出するよ
うに電動補助ユニット８６をフレーム中央部の下方に配
置することができるので、重量物の集中配置と低重心化
が可能になる。

【００６６】また、本実施形態では、電動補助ユニット
８６の駆動モータは、その回転軸が自転車の幅方向に指
向するように配置されているので、駆動モータを、その
回転軸が上下方向に指向するように配置する場合に比べ
て、車両の重心位置を低く抑えることができる。しか
も、電動補助ユニット８６の上下方向の幅（高さ）を短
く抑えられるので、電動補助ユニット８６上方にバッテ
リ２の搭載空間を広く確保することができる。

【００６７】さらに、本実施形態では電動補助ユニット
８６の駆動モータを、電動補助ユニット８６内において
駆動スプロケット８４よりも下方に配置し、駆動スプロ
ケット８４は、チェーンの下側部に歯合されるようにし
たので、自転車の重心位置を低くすることができる。

【００６８】そして、上記した本発明の各実施形態で
は、通常の自転車用に設計・製造された既存の自転車フ
レーム上の、各フレームに固有の箇所にフランジを形成
すると共に、電動補助ユニットにも、選択的に利用され
る複数のボスを形成したので、自転車フレームの種別ご
とに、電動補助ユニットを自転車フレーム上の固有の位
置に固有の姿勢で装備することができる。したがって、
同一の電動補助ユニットを複数種の自転車フレームで共
用することができる。

【００６９】さらに、上記した本発明の各実施形態で
は、駆動スプロケット８４、チェーン８２の張架部およ
びペダルスプロケット８０を単一のチェーンカバー９１
で覆うと共に、駆動スプロケットカバー部９２Ａの形状
・色彩を他の部分と積極的に異ならせて装飾の一部とし
て利用したり、あるいは逆に、他の部分と連続する形状
で同一色とすることで目立たなくし、駆動スプロケット
カバー部９２Ａの存在によるデザイン上の制約を最小限
に抑えた。したがって、チェーンカバーが従来の見慣れ
た形状から乖離した異形状となっても、これに違和感を
感じることが少なくなる。

【００７０】図２６は、本発明を適用した第１１の電動
補助自転車の側面図、図２７は、図２６のクランク軸近
傍の部分側面図、図２８は、図２７を車体背面から見込
んだ側面図、図２９は、車体中央部を上方より見込んだ
図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表
している。

【００７１】本実施形態は、直径が２７インチ以上（本
実施形態は、２７インチ）の大径車輪７３，７８を装備
する大型車両を対象とし、通常の自転車用に設計・製造
された既存の自転車フレームを用いている。

【００７２】電動補助ユニット８６は、前記３か所のボ
ス形成スペース３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃの内の２か所３
３Ｂ、３３Ｃに形成された２つのボス３４Ｂ（図２
８）、３４Ｃ（図２７）を、それぞれ前記フランジ３５
Ｂ、３５Ｃに対してネジ止めすることにより、その駆動
スプロケット８４がクランク軸８３の前方上部において
チェーン８２と歯合するように、その位置および姿勢を
固定される。

【００７３】なお、本実施形態でもボス３４Ａがボス形
成スペース３３Ａに形成されているが、前記と同様に、
その形成を予め省略しても良い。

【００７４】本実施形態のような２７インチ車両では、
後輪７８とシートポスト７１との間隙が他の車両に比べ
て狭くなるので、図１７に示した実施形態のように、バ
ッテリ２をシートポスト７１の背面に沿って搭載するこ
とが難しい。また、ダウンパイプ（メインフレーム）６
９の地上高が高くなるので、バッテリ２をシートポスト
７１の前面でダウンパイプ６９より上に搭載することも
難しい。

【００７５】そこで、本実施形態ではバッテリ２をダウ
ンパイプ６９に沿って略水平状態で搭載することによ
り、２７インチ車両への長手状バッテリ２の搭載、すな
わち２７インチ車両の電動補助自転車化を可能にした。

【００７６】なお、本実施形態では特に、車両への乗降
時にバッテリ２が障害物とならないように、バッテリ２
をダウンパイプ６９の下側面に沿って搭載した。これに
より、乗降時にバッテリ２が障害物とならないのみなら
ず、重量物であるバッテリ２を低い位置に搭載できるの
で車両の低重心化が可能になる。

【００７７】さらに、バッテリ２をダウンパイプ６９の
下側面に沿って搭載すれば、バッテリ２が電動補助ユニ
ット８６に近接配置されるため、重量物が車体中央部に
集中してマスの集中化が図られる。しかも、電動補助ユ
ニット８６内では、その上部に電動モータ２１が配置さ
れており、電動モータ２１とバッテリ２とが近接するの
で、更なるマスの集中化が達成されるのみならず、図２
８に示したように、バッテリ２と電動補助ユニット８６
とを結ぶ電源ラインＬを短くすることもできる。また、
地面から車両を見込んだときに、樹脂ケースで覆われた
バッテリ２が、アルミ製ケースで覆われた電動補助ユニ
ット８６の背後に隠れるので、地面からの飛び石や障害
物によってバッテリ２が損傷を受ける被害も防止でき
る。

【００７８】さらに、本実施形態では、図２９に示した
ように、バッテリ２の車載状態での左右方向の幅をダウ
ンパイプ６９の幅と同等としたので、乗降時にバッテリ
２が障害物とならないのみならず、バッテリ２の存在に
よって外観上の意匠が損われてしまうこともない。

【００７９】続いて、前記クランク軸８３に装着された
人力による駆動装置を説明する。図３３はクランク軸８
３周辺の断面図であり、図３４は図３３のＡ−Ａ矢視図
である。ダウンパイプ６９に固着された支持パイプ２４
の両端にはキャップ３８Ｌ，３８Ｒが螺挿されていて、
キャップ３８Ｌ，３８Ｒとクランク軸８３に形成された
段差との間にはボールベアリング３９Ｌ，３９Ｒがそれ
ぞれ嵌挿されている。すなわち、ボールベアリング３９
Ｌ，３９Ｒはクランク軸８３にかかるスラスト方向およ
びラジアル方向の荷重を受けてクランク軸８３を回転自
在に支承している。

【００８０】クランク軸８３の左右端にはクランク８３
Ａがそれぞれ設けられていて（右側のみ図示）、クラン
ク軸８３の端部に形成されたボルト８３Ｂに適合するナ
ット８３Ｃで固定されている。クランク軸８３上で、ク
ランク８３Ａと支持パイプ２４との間にはワンウェイク
ラッチ４１の内輪４２が固定されている。内輪４２の外
周にはペダルスプロケット８０がブッシュ４２Ａを介し
て回動自在に支承されている。ペダルスプロケット８０
のスラスト方向の位置はナット５０Ａとプレート５０Ｂ
とによって規制されている。

【００８１】ペダルスプロケット８０には蓋体６４が一
体的に設けられていて、これらペダルスプロケット８０
と蓋体６４で囲繞された空間には、伝達プレート４０が
配設されている。この伝達プレート４０はペダルスプロ
ケット８０に対して同軸で、かつクランク軸８３を軸と
した回転方向では互いに予定量のずれが許容されるよう
支持されている。

【００８２】ペダルスプロケット８０および伝達プレー
ト４０にまたがって、複数（ここでは６個）の窓５４
（図３４参照）が穿設されており、この窓５４の内側に
は圧縮コイルばね５６がそれぞれ収容されている。圧縮
コイルばね５６はペダルスプロケット８３および伝達プ
レート４０の間で、互いに回転方向のずれが生じたとき
に、ずれに対する抗力を生ずるように作用する。

【００８３】伝達プレート４０のハブの内周にはワンウ
ェイクラッチ４１の外輪としてのラチェット歯４６が形
成されていて、このラチェット歯４６は前記内輪４２に
支持されて放射方向にばね４５で付勢されているラチェ
ット爪４４と係合する。ワンウェイクラッチ４１には防
塵のためのカバー６６が設けられている。

【００８４】伝達プレート４０には、踏力伝達用の突起
部４８（詳細は後述）が係合する係止孔５２が設けられ
ている。駆動用スプロケット８０には、突起部４８を係
止孔５２に係合可能にするための窓５１が設けられてい
て、突起部４８はこの窓５１を貫通して、係止孔５２に
嵌合される。

【００８５】ペダルスプロケット８０および伝達プレー
ト４０にまたがって、前記窓５４とは別の小窓６０が複
数（ここでは３個）穿設されており、この小窓６０の内
側には圧縮コイルばね６３がそれぞれ収容されている。
圧縮コイルばね６３は伝達プレート４０をその回転方向
５８側に付勢するように配置されている。すなわち、ペ
ダルスプロケット８０と伝達プレートとの結合部のガタ
を吸収する方向に作用しており、伝達プレート４０の変
位がペダルスプロケット８０へ良好な応答性で伝達され
るように機能する。

【００８６】ペダルスプロケット８０の、車体寄りつま
りダウンパイプ６９側には、踏力検知装置のセンサ部分
１が装着されている。センサ部分１はペダルスプロケッ
ト８０に固定された外側リング２と、この外側リング２
に対して回転自在に設けられ、磁気回路を形成するため
のセンサ本体３とを有する。

【００８７】外側リング２は電気絶縁性を有する材料で
形成されており、図示しないボルトでペダルスプロケッ
ト８０に固定される。外側リング２の、ペダルスプロケ
ット８０側にはカバー４９が設けられ、止めねじ５３で
外側リング２に固定されている。

【００８８】図３０は電動補助ユニット８６の断面図で
ある。図３１は図３０のＢ−Ｂ断面図である。また、図
３２は図３０においてカバー９７除去後の電動モータ２
１の軸方向視（Ａ方向）図である。

【００８９】図３０において、電動補助ユニット８６の
ケーシング９４は、第１ケーシング半体９５と、第１ケ
ーシング半体９５に結合されて該第１ケーシング半体９
５との間に第１収納室９８を形成する第２ケーシング半
体９６と、第１ケーシング半体９５との間に第２収納室
９９を形成して第１ケーシング半体９５に結合されるカ
バ−９７とからなる。

【００９０】第２収納室９９内には、前記クランク軸８
３と平行な軸を有する電動モータ２１が収納されてお
り、電動モータ２１は第１ケーシング半体９５で固定的
に支持される。電動モータ２１の出力は、前記ペダル７
９に加わる踏力を補助すべく、減速ローラ式減速機１０
０、減速ギヤ列１０１および第２ワンウェイクラッチ１
０２を介して駆動スプロケット８４に伝達される。

【００９１】図３１を併せて参照すると、減速ローラ式
減速機１００は、電動モータ２１のモータ軸１０３と、
モータ軸１０３を囲繞する碗状の外輪８５と、モータ軸
１０３の外面および外輪８５の内面に接触して転動可能
な複数（ここでは３つ）の減速ローラ１０４，１０５，
１０６とを備え、電動モータ２１からのアシスト動力を
静粛にかつ減速して減速ギヤ列１０１側に伝達する機能
を果す。

【００９２】モータ軸１０３は、第１ケーシング半体９
５に設けられる円筒状の第１軸受部１０７にボールベア
リング１０８を介して回転自在に支承され、第２収納室
９９から第１収納室９８側に突出される。外輪８５は、
モータ軸１０３の第１収納室９８側への突出端部を囲繞
するようにして第１収納室９８内に配置されており、こ
の外輪８５の閉塞端部中央には出力軸１１５の基端部が
同軸に固着される。一方、第２ケーシング半体９６に
は、出力軸１１５の先端部に対応した円筒状の第２軸受
部１０９が設けられており、出力軸１１５の先端部はボ
ールベアリング１１０を介して第２軸受部１０９で回転
自在に支承される。

【００９３】減速ローラ１０４，１０５，１０６は、ロ
ーラ軸１１１，１１２，１１３に、ニードルベアリング
１１６，１１７，１１８を介して回転自在に支承される
ものであり、各ローラ軸１１１〜１１３の一端は第１ケ
ーシング半体９５で支持され、各ローラ軸１１１〜１１
４の他端は支持板１１９で支持される。支持板１１９
は、各減速ローラ１０４〜１０６相互間で第１ケーシン
グ半体９５に一体に設けられたボス部１２０…にねじ部
材１２１…で締着される。

【００９４】各減速ローラ１０４〜１０６のうち、減速
ローラ１０４，１０５はモータ軸１０３の周方向に沿う
位置を固定として左ケーシング半体９５および支持板１
１９に支持されており、減速ローラ１０４，１０５にお
けるローラ軸１１１，１１２の一端をそれぞれ嵌合せし
める有底の嵌合孔１２２…が第１ケーシング半体９５に
設けられる。

【００９５】また、減速ローラ１０４〜１０６のうち、
減速ローラ１０６はモータ軸１０３の回転時にモータ軸
１０３との摩擦係合によりモータ軸１０３および外輪８
５間に食込むように移動すべく、モータ軸１０３の周方
向に沿う位置が、制限された範囲内で変化可能となるよ
うにして、第１ケーシング半体９５および支持板１１９
に支持される。

【００９６】第１ケーシング半体９５には、減速ローラ
１０６のローラ軸１１３の一端を嵌合させる有底の嵌合
孔１２３が設けられ、この嵌合孔１２３にはローラ軸１
１３を押圧するピン（図示せず）を付勢するばね１２４
が設けられている。減速ローラ１０６は、モータ軸１０
３および外輪８５間に食込む方向にばね１２４によって
付勢されている。

【００９７】各減速ローラ１０４〜１０６のうち、減速
ローラ１０４，１０６が同一外径を有するものであるの
に対し、減速ローラ１０５の外径は、減速ローラ１０
４，１０６の外径よりも大径に形成されており、モータ
軸１０３の軸線に対して出力軸１１５の軸線は偏心して
いる。

【００９８】このような減速ローラ式減速機１２０によ
れば、電動モータ２１の作動に応じてモータ軸１０３が
図３１の矢印１２５の方向に回転すると、減速ローラ１
０６がモー夕軸１０３および外輪８５間に食込むように
引き込まれて楔作用をする。そうすると、各減速ローラ
１０４〜１０６と、モータ軸１０３および外輪８５との
間の接触面圧が増加し、電動モータ２１の出力トルクが
モータ軸１０３から各減速ローラ１０４〜１０６および
外輪８５を介して出力軸１１５に伝達される。この際、
モータ軸１０３は、その周囲の３方向から減速ローラ１
０４，１０５，１０６で拘束されることになり、減速ロ
ーラ１０４〜１０６およびモータ軸１０３間に電動モー
タ２１の駆動トルクに比例した力が働くので、電動モー
タ２１で生じる振動を減速ローラ式減速機１００で減衰
することができる。

【００９９】減速ギヤ列１０１は、動力伝達部としての
駆動ギヤ１２６と、駆動ギヤ１２６に噛合される被動ギ
ヤ１２７とからなり、駆動ギヤ１２６は、第２ケーシン
グ半体９６の第２軸受部１０９と、外輪８５との間で、
出力軸１１５に一体に設けられる。

【０１００】上述の減速ローラ式減速機１００におい
て、モータ軸１０３はボールベアリング１０８を介して
第１ケーシング半体９５の第１軸受部１０７に支持さ
れ、また出力軸１１５はボールベアリング１１０を介し
て第２ケーシング半体９６の第２軸受部１０９で片持ち
支持されるのであるが、ボールベアリング１０８の中心
から各減速ローラ１０４〜１０６の軸方向中心までの長
さＬＡがモータ軸１０３における各減速ローラ１０４〜
１０６への接触部の外径ＤＡの２倍よりも大きく（ＬＡ
＞ＤＡ×２）設定され、また各減速ローラ１０４〜１０
６の軸方向中心からボールベアリング１１０の軸方向中
心までの長さＬＢが外輪８５の内径ＤＢの１／２よりも
大きく（ＬＢ＞ＤＢ×１／２）設定される。

【０１０１】このような寸法設定によると、減速ローラ
式減速機１００の各減速ローラ１０４〜１０６およびモ
ータ軸１０３の組付精度を比較的粗く設定しながらも、
その影響が出力軸１１５の駆動ギヤ１２６への被動ギヤ
１２７の噛合部で最小となるように、モータ軸１１３の
ボールベアリング１０８からの支持長さと、出力軸１１
５のボールベアリング１１０からの片持ち支持長さとが
それぞれ適正に設定されることになる。

【０１０２】減速ギヤ列１０１の被動ギヤ１２７は、回
転駆動軸１２８を同軸に囲繞して配置され、該回転駆動
軸１２８は、ボールベアリング１２９を介して第２ケー
シング半体９６に回転自在に支承されるとともに、ボー
ルベアリング１３０を介して第１ケーシング半体９５に
回転自在に支承され、回転駆動軸１２８の第２ケーシン
グ半体９６からの突出端部に駆動スプロケット８４が固
着される。

【０１０３】回転駆動軸１２８および被動ギヤ１２７間
には、ボールベアリング１３１が設けられるとともに、
第２ワンウェイクラッチ１０２が設けられる。第２ワン
ウェイクラッチ１０２は、被動ギヤ１２７に一体に設け
られるクラッチ外輪１３２と、回転駆動軸１２８に一体
に設けられるクラッチ内輪１３３とを有し、第１ワンウ
ェイクラッチ４１と同様に構成される。第２ワンウェイ
クラッチ１０２は、電動モータ２１の作動に伴なって減
速ローラ式減速機１００および減速ギヤ列１０１で減速
されたトルクを回転駆動軸１２８すなわち駆動スプロケ
ット８４に伝達することを許容するが、電動モータ２１
の作動が停止したときには、ペダル７９にかかる踏力に
よる駆動スプロケット８４の回転を妨げることがないよ
うに回転駆動軸１０９の空転を許容する働きをする。ケ
ーシング９４に形成されたハンガー部１３４は前記ダウ
ンパイプ６９に固着されたブラケット９３に締結され
る。

【０１０４】図３２を併せて参照すると、第２収納室９
９内で電動モータ２１の側方および後方には、電動モー
タ２１の作動を制御する制御ユニットが収納されてい
る。制御ユニットは、第１ケーシング半体９５の内壁に
取付け部材１５１ａ〜１５１ｃによって取り付けられる
第１制御基板１３６と、該第１制御基板１３６との間に
所定の間隔を開けて第１ケーシング半体９５に取付けら
れる第２制御基板１３５を有している。第２制御基板１
３５は第１制御基板１３６の一部と重なり合う位置に設
けられ、両者の間隔は、ボルトに嵌挿されたカラー１４
２とカラー１４３により確保されている。

【０１０５】第１制御基板１３６は好ましくはプリント
基板で構成され、第１ケーシング半体９５の内側周囲壁
から第１軸受部１０７の周囲にまで及ぶ面積を有してい
る。換言すれば、電動モータ２１の軸方向視（Ａ方向
視）で、モータ２１と重なる位置まで延びる広さの面積
を有している。第１制御基板１３６上には、ＣＰＵ２
０、コンデンサ２９、リレー３１等の制御素子が実装さ
れており、第１制御基板１３６上のスペースを有効に利
用するために、高さが低く比較的大面積のＣＰＵ２０は
電動モータ２１との重なり合せ部の間隙に配置されてい
る。

【０１０６】第２制御基板１３５は熱伝導性の良好な軽
金属基板、好ましくはアルミ基板で構成され、第１ケー
シング半体９５の内壁面に直付けされている。第２制御
基板１３５上であって第１制御基板との間には、ＦＥＴ
２７、ダイオード２８等の素子が実装されており、これ
らの素子からの発熱は、第２制御基板１３５を介して第
１ケーシング半体９５に発散される。このため、前記素
子が高温になるのを効果的に防止することができる。

【０１０７】さらに、第１ケーシング半体９５の前記ア
ルミ基板１３５が取り付けられている面の裏面には、被
動ギヤ１２７に設けられた磁性体１４４を検知して被動
ギヤ１２７の回転スピードを検出するためのスピードセ
ンサ１４５が取り付けられている。

【０１０８】動作時、人力によってペダル７９が駆動方
向に踏まれると、クランク軸８３に固定されている内輪
４２が回転し、その回転はラチェット爪４４を介してラ
チェット歯４６に伝達される。伝達プレート４０の回転
は圧縮コイネばね５６を介してペダルスプロケット８０
に伝達されるが、ペダルスプロケット８０には負荷がか
かっているので、伝達プレート４０の回転はただちにペ
ダルスプロケット８０に伝達されない。まず、負荷に応
じて圧縮コイルばね５６がたわみ、そのたわみ荷重と負
荷とがバランスしたところで、ペダルスプロケット８０
は回転する。こうして、伝達プレート４０およびペダル
スプロケット８０は、負荷に対応した回転方向のずれを
有した状態で回転し、チェーン８２を通じて後輪に駆動
力を与える。ペダルスプロケット８０にかかる負荷は運
転者がペダル７９を踏み込む力つまり踏力として検出さ
れる。

【０１０９】踏力検知装置のセンサ部分１から突出して
いる突起部４８は伝達プレート４０とともに回転するの
で、この突起部４８を支持している踏力伝達リング（内
側リング）５と、ペダルスプロケット８０に固定されて
いる外側リング２との相対位置は踏力に応じて決定され
る。この相対位置は前記センサ部分１で検知され、踏力
検知のため制御装置（図示せず）に供給される。

【０１１０】なお、ペダル７９を駆動方向とは逆に踏ん
だ場合、または、走行中に踏むのを停止した場合は、ラ
チェット爪４４とラチェット歯４６との係合は外れる。
したがって、ペダルスプロケット８０は回転しないし、
走行中、ペダルスプロケット８０はクランク軸８３とは
独立に回転する。

【０１１１】以上のように、本実施形態によれば、モー
タの制御素子を搭載する基板が、モータの軸方向から見
て、モータ軸と直交しかつその一部がモータと重なり合
うように配置されているので、従来装置のようにモータ
ケーシングの一部を下方に張り出したケーシングに前記
制御基板を収容する必要がなく、電動補助ユニットを極
力小型化することができる。また、前記第２制御基板
を、モータの軸方向から見て第１制御基板と重なり合う
ように配置したので、電動補助ユニットを一層小型化す
ることができる。

【０１１２】次いで、前記センサ部分１を詳細に説明す
る。図３５はセンサ部分１の要部拡大側面図、図３６は
センサ部分１の正面図つまりペダルスプロケット８０側
から見た図である。外側リング２は電気絶縁性を有する
材料で形成されており、この外側リング２をペダルスプ
ロケット８０に固定するためのボルトが貫通できるよう
ボルト孔３０が３か所に設けられている。外側リング２
の内周面に沿って第１誘導体４Ａが配置され、さらに第
１誘導体４０Ａに隣接して第２誘導体４Ｂが配置されて
いる。またさらに、第２誘導体４Ｂに外周が沿うよう踏
力伝達リング５が設けられている。第１誘導体４Ａおよ
び第２誘導体４Ｂは、アルミニウムやしんちゅう等の高
導電率材料または軟磁性体材料からなり、それぞれ外側
リング２および踏力伝達リング５に係止されている（詳
細は後述する）。

【０１１３】前記第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂ
を挟んで２枚１組のリング状のコアプレート６，７が配
置され、かつ、これらコアプレート６，７の内周側には
コアカラー８が配置される。コアプレート６，７および
コアカラー８はソフトフェライト等の軟磁性材料からな
る。コアカラー８の外周にはコイル９が巻回されてい
て、コアプレート６，７およびコアカラー８、ならびに
第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂによって、コイル
９に通電したときに生じる磁束が貫通して磁気回路が形
成されるようにしている。コアプレート６，７およびコ
アカラー８は、スリーブ１０およびこのスリーブ１０の
めねじに適合するおねじを有するフランジ１１によって
支持されている。スリーブ１０およびフランジ１１は支
持パイプ２４によって、回転が規制されている。

【０１１４】前記コイル９に電流を供給するためのリー
ド線１２はスリーブ１０を貫通して外部に引き出され、
後述する制御装置に接続される。リング２とスリーブ１
０との間にはオイルシール１３が設けられ、リング２と
踏力伝達リング５との間、ならびに踏力伝達リング５と
フランジ１１との間には、それぞれシール１４，１５が
設けられている。踏力伝達リング５から直角に突き出し
た突起部４８は、前記係止孔５１に係合可能なよう、カ
バー４９に設けられた開口４９Ａから外部に臨んでい
る。

【０１１５】図３７は第１誘導体４Ａの正面図、図３８
は同断面図である。第１誘導体４Ａは全体がリング状で
あり、その内周には複数の歯４４が形成されている。こ
の歯４４と同様の歯が第２誘導体４Ｂにも設けられてお
り、これらの歯が重なりあうことにより、コイル９によ
って生じる磁束が貫通する通路の一部を形成する。歯４
４の間の２か所にはキャップ状の第１誘導体４Ａの底部
から外方に打ち出された突起部４ｃが形成されている。
突起部４ｃは、第１誘導体４Ａが外側リング２と一体的
に回転可能となるよう、外側リング２に形成される凹部
に嵌まるように設定されている。

【０１１６】図３９は第２誘導体４Ｂの断面図である。
第２誘導体４Ｂは第１誘導体４Ａと同様の形状をなす。
しかし、外周は第１誘導体４Ａよりひとまわり小形に形
成されている。さらに、図３９に示すように、第２誘導
体４Ｂは、キャップ状の第２誘導体４Ｂの底部から内方
に打ち出されている突起部４ｄを有している。この突起
部４ｄは第２誘導体４Ｂに接する内側リング５に設けら
れる凹部に嵌まるように設定されている。

【０１１７】図４０は前記コイル９によって生じる磁束
が貫通する通路を示す模式図である。同図において、コ
イル９に通電されたときに発生する磁束Φは、コアプレ
ート６，７およびコアカラー８、ならびに第１誘導体４
Ａおよび第２誘導体４Ｂを含む磁気回路を形成する。こ
こで、コイル９のインダクタンスは磁束Φが通過する通
路の抵抗つまり磁気回路抵抗の関数である。一方、実質
的に第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂではその内周
に設けられた歯（第１誘導体４Ａでは歯４４）を磁束Φ
が通過するので、第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂ
のそれぞれの歯の重なり量によってこの部分の磁気回路
抵抗は決定される。

【０１１８】上述のように、外側リング２と内側リング
５とは、踏力に応じて互いにずれを生じ、これに伴っ
て、第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂの相対位置に
もずれが生じる。その結果、第１誘導体４Ａおよび第２
誘導体４Ｂのそれぞれの歯の重なり程度も踏力に応じて
変化する。

【０１１９】図４１は、踏力の違いによる第１誘導体４
Ａおよび第２誘導体４Ｂのそれぞれの歯の重なり程度の
違いを示す図である。図４１（ａ）は踏力が小さい場
合、図４１（ｂ）は踏力が大きい場合をそれぞれ示す。
これらの図に示すように、踏力が小さい場合には、第１
誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂのそれぞれの歯の重な
り程度が大きくなって磁気回路抵抗が小さくなるよう
に、また、踏力が大きい場合には、第１誘導体４Ａおよ
び第２誘導体４Ｂのそれぞれの歯の重なり程度が小さく
なって磁気回路抵抗が大きくなるよう、外側リング２お
よび内側リング５に対する第１誘導体４Ａおよび第２誘
導体４Ｂのそれぞれの係合位置を設定してある。

【０１２０】このように、踏力に応じて磁束Φが通過す
る通路の抵抗を変化させられるので、この磁気回路抵抗
の関数であるコイル９のインダクタンスを検知すること
によって踏力を検知することができる。

【０１２１】図４２は、コイル９のインダクタンスに基
づいて踏力を検知する制御装置の回路図であり、図４３
はこの回路の所定位置での電圧を示す波形図である。制
御装置１６に含まれる発振回路１７、ピークホールド回
路１８、および抵抗１９は、コイル９とともに踏力検知
装置の要部を構成する。ピークホールド回路１８の出力
はＣＰＵ２０で処理される。発振回路１７は予定周波数
の交流を出力する（点ａの波形として図４３（ａ）に示
す）。第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂのそれぞれ
の歯の重なり程度が大きい場合は、コイル９で生じた磁
束Φの磁気回路抵抗は大きく、したがって点ｂでの波形
の振幅は大きくなる（図４３（ｂ）参照）。点Ｂの振幅
はピークホールド回路１８でピークホールドされ、その
ピークホールド値つまり点ｃの振幅値（図４３（ｃ）参
照）は踏力値としてＣＰＵ２０に入力される。

【０１２２】制御装置１６には電動補助ユニット８６
（図１参照）に含まれる前記電動モータ２１が負荷とし
て接続され、電源としてバッテリ２が接続される。ま
た、制御装置１６およびバッテリ２にはカプラ２２およ
びメインスイッチ２３を通じて充電器２５を接続するこ
とができる。

【０１２３】電動モータ２１のドライブ回路は、ＦＥＴ
２７、ダイオード２８、コンデンサ２９を含んでいる。
電動モータ２１のプラス端子には、接点３１ａを通じて
バッテリ２のプラス電極が接続され、マイナス端子には
ＦＥＴ２７を通じてバッテリ２のマイナス電極が接続さ
れる。

【０１２４】接点３１ａはＣＰＵ２０の指令に従ってコ
イル３１ｂに通電されることによってオン動作する。電
動モータ２１に供給される電流は、ＣＰＵ２０からＦＥ
Ｔ２７のゲートに印加される電圧によって決定される。
ＣＰＵ２０は踏力値に対応する踏力値／電圧テーブルを
参照するか、予定の演算式に従って演算するかして、踏
力値に対応する電圧値を求め、その電圧値に応じた電圧
をＦＥＴ２７のゲートに印加する。ＣＰＵ２０に入力さ
れる踏力値が増大するのに伴ってドライドモータ２１の
出力が増大するように、前記踏力値／電圧テーブルおよ
び演算式を設定するのがよい。

【０１２５】本実施形態によれば、例えば、組付精度の
ばらつきが生じて第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４Ｂ
間においてコアプレート６，７の位置が軸方向にずれ
て、第１誘導体４Ａおよびコアプレート６間の距離が狭
まったときは、第２誘導体４Ｂおよびコアプレート７間
の距離は拡大する。これと逆に、第１誘導体４Ａおよび
コアプレート６間の距離が広がったときは、第２誘導体
４Ｂおよびコアプレート７間の距離が縮小する。このよ
うに、一方の間隔の変化は他方の間隔の変化でキャンセ
ルされることになり、全体として磁気回路抵抗は一定に
維持される。

【０１２６】また、第１誘導体４Ａおよび第２誘導体４
Ｂ間においてコアプレート６，７の位置が半径方向にず
れて、半径方向の一方で第１誘導体４Ａおよび第２誘導
体４Ｂとコアプレート６，７との重なりが大きくなった
ときは、半径方向の他方では第１誘導体４Ａおよび第２
誘導体４Ｂとコアプレート６，７との重なりが小さくな
る。したがって、一方で磁気回路抵抗が増大した分、他
方で磁気回路抵抗が低減し、結果的に磁気回路抵抗は全
体として一定に維持される。

【０１２７】ところで、電動補助自転車のバッテリ２に
関して、これまでは個人所有が基本であったが、近年で
はバッテリ交換システムへの関心が高まりつつある。バ
ッテリ交換システムは、返却されたバッテリを貸出し可
能なバッテリと交換し、返却されたバッテリを充電して
貸出し可能なバッテリとしてストックする。

【０１２８】図４４は、前記バッテリ２を充電・交換す
るバッテリ交換装置の正面図、図４５は同側面断面図で
ある。バッテリ交換装置９００は、外形が直方体をなす
筐体からなる。この筐体は、複数のバッテリ２およびコ
ントローラ（電源装置および制御装置からなる）９０３
を収容するスペースを有する本体１ａと、本体１ａに対
して開閉自在な蓋体１ｂとからなる。

【０１２９】本体１ａには、バッテリ２を１つずつ収納
した収納部としてのスロット９０４が設けられており、
スロット９０４はそれぞれ横に６列、縦に５段設けられ
ている。すなわち、本実施形態のバッテリ交換装置９０
０は合計３０個のバッテリを同時に収容可能である。ス
ロット９０４はバッテリ２の保持機構９０５を有してい
る。スロット９０４の底部つまり奥の壁面にはバッテリ
充電のための端子９０６が設けられ、この端子９０６は
充電器９０７に接続されている。

【０１３０】スロット９０４はバッテリ２が挿入された
ことを検出するセンサ手段を有し、バッテリ２の挿入が
検出されると充電器９０７を付勢して該バッテリ２の充
電を行う。バッテリ２の検出、充電の開始指示等は前記
コントローラ９０３によって実行できる。コントローラ
９０３の制御装置は、バッテリ２の充電が完了した場
合、どのスロット９０４に充電済みバッテリが収納され
ているかが認識できるレジスタを含む制御手段を有して
いる。このレジスタの内容によって表示手段による充電
バッテリ表示が行われる。なお、充電器９０７は個々の
スロット９０４にそれぞれ別個に設けるのではなく、例
えば、３つのスロットで１つの充電器９０７を共用する
ことができる。

【０１３１】本体１ａの上部背面には排気用のファン９
０８が設けられている。バッテリ交換装置９００に空調
手段を設けると、そのために大きいスペースをとること
になり、屋内での使用に適しない。そこで、本実施形態
では、スペースを大きくとる空調手段を用いず、ファン
９０８で外気（設置場所の雰囲気）との換気をするだけ
にした。その結果、後述のようにバッテリ交換装置９０
０の小型化が達成されている。

【０１３２】蓋体１ｂには、スロット９０４の配置に対
応して横長の窓９０９が５段設けられ、この窓９０９に
は６列のスロット９０４の前面を一体的に覆う共通の扉
９１０が設けられている。扉９１０は透明の樹脂板で形
成でき、上部に設けたヒンジ９１１によって開閉自在に
支持されている。窓９０９の縁には、扉９１０を閉じた
ときにこの扉９１０の下端部裏面が当接するストッパ９
１２が設けられている。ストッパ９１２は緩衝機能があ
るゴム等の弾性材料であるのが好ましい。また、窓９０
９には各スロット９０４に対応して表示灯（例えばＬＥ
Ｄ）９１３が設けられていて、この表示灯９１３が点灯
または点滅しているスロット９０４およびこのスロット
９０４に収容されているバッテリ２に関してユーザがア
クセス可能である。図４４においては便宜上、最下段の
スロットについてのみストッパおよび表示灯を示す符号
９１２，９１３を付している。

【０１３３】バッテリ２を収納するスロット９０４は、
上述の数に限らないのはもちろんである。また、窓９０
９は横長に限らず、スロット９０４の列に合わせて縦長
としてもよい。この場合、扉９１０も縦長となり、上下
方向に伸びた回動軸を有するヒンジで支持するのがよい
のはもちろんである。さらに、スロット９０４の数に応
じて必要な数の窓９０９だけに開閉自在な扉９１０を設
けることとし、スロット９０４の数が少ない場合は、使
用しない窓９０９に蓋を取付けて塞いでおくようにして
もよい。そして、スロット９０４を増設した場合は、こ
れに応じて、塞いであった窓９０９を開放し、そこに扉
９１０を取付ければよい。

【０１３４】蓋体１ｂの上部には表示パネル９１４が形
成され、電源ランプ９１５、準備中表示器９１６、操作
手順表示器９１７，９１８，９１９、カード返却ランプ
９２０、およびカード使用残数表示器９２１が設けられ
ている。準備中表示器９１６ならびに操作手順表示器９
１７，９１８，９１９は、予めメッセージを書込んだ文
字板と、この文字板を照射するランプとからなる。準備
中表示器９１６には「準備中」の文字が、操作手順表示
器９１７には「充電池を点灯の所に入れて下さい」の文
字が、操作手順表示器９１８には「カードを入れて下さ
い」の文字が、操作手順表示器９１９には「点滅の所か
ら充電池を取出して下さい」の文字がそれぞれ表示され
る。

【０１３５】蓋体１ｂの最上段の窓９０９の側部にはプ
リペイドカードを挿入するための挿入口９２２が形成さ
れている。挿入口９２２には、開閉自在な透明樹脂カバ
ー９２２ａを設けることができる。

【０１３６】バッテリ交換装置９００の下部には、脚９
２３が設けられている。このバッテリ交換装置９００の
高さＨは１２０ｃｍ、奥行Ｄは４５ｃｍ、幅Ｂは７２．
５ｃｍである。これらの寸法のうち、特に、高さＨは、
人間工学的にみたバッテリ２の出し入れ容易性や、コン
ビニエンスストア等の店舗に設置した場合の見通しの確
保ならびに他の商品陳列台と共に配列したときの美観を
考慮して決定するのが好ましく、１２０ｃｍの前後１０
ｃｍの範囲であるのが好ましい。

【０１３７】次に、バッテリ交換装置９００の動作につ
いて説明する。バッテリ交換装置９００は、充電済みの
バッテリ２がない場合は準備中表示器９１６をオンにし
て「準備中」の文字を表示している。充電済みバッテリ
２を貸出しできる場合は、準備中表示器９１６をオフに
して「準備中」の文字を消し、これに代わって操作手順
表示器９１７をオンにして「充電池を点灯の所に入れて
下さい」の文字を表示する。また、この表示と共に、空
きスロット９０４に対応した表示灯９１３を点灯させ
る。空きスロット９０４が複数あるときは、それらのす
べての表示灯９１３を点灯させてもよいし、各スロット
９０４が平均して利用されるようにスロット９０４のう
ち１つを選択して表示灯９１３を点灯させてもよい。

【０１３８】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が達
成される。

【０１３９】（１）請求項１の発明によれば、比較的大
径の車輪を備える自転車において、シートポスト背部に
必然的に生じるデッドスペースにバッテリが搭載され、
さらに、クランク軸後方のデッドスペースにおいて駆動
スプロケットが露出するように電動補助ユニットをフレ
ーム中央部の下方に配置することができるので、重量物
の集中配置と低重心化が可能になる。

【０１４０】（２）請求項２の発明によれば、比較的小
径の車輪を備える自転車のように、シートポスト背面に
生じるデッドスペースが小さい場合でも、バッテリをシ
ートポスト前面に配置し、さらに、クランク軸後方のデ
ッドスペースにおいて駆動スプロケットが露出するよう
に電動補助ユニットをフレーム中央部の下方に配置する
ことができるので、重量物の集中配置と低重心化が可能
になる。

【０１４１】（３）請求項３の発明によれば、駆動モー
タを、その回転軸が上下方向に指向するように配置する
場合に比べて、車両の重心位置を低く抑えることができ
る。しかも、電動補助ユニットの上下方向の幅（高さ）
を短く抑えられるので、電動補助ユニット上方のデッド
スペースを広くでき、バッテリの搭載空間を十分に確保
することができる。

【０１４２】（４）請求項４の発明によれば、駆動モー
タが電動補助ユニット内の低位置に配置されて電動補助
ユニットの重心が低く抑えられるので、これを搭載する
自転車の重心も低く抑えることができる。

【０１４３】（５）請求項５の発明によれば、電動補助
ユニットを低位置に配置することができるので、これを
搭載する自転車の重心を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した第１の電動補助自転車（Ｆ
／Ｆ構造）の側面図である。

【図２】 図１に示した電動補助自転車のペダルスプロ
ケットと駆動スプロケットとの相対的な位置関係を示し
た図である。

【図３】 図１に示した電動補助自転車における車体フ
レームと電動補助ユニットとの取付構造を示した図であ
る。

【図４】 バッテリの斜視図である。

【図５】 バッテリの正面図である。

【図６】 バッテリホルダの斜視図である。

【図７】 バッテリホルダの側面図である。

【図８】 バッテリ搭載状態でのバッテリホルダの側面
図である。

【図９】 バッテリ搭載状態でのバッテリホルダの側面
図（施錠状態）である。

【図１０】 バッテリホルダの他の実施形態の斜視図で
ある。

【図１１】 本発明を適用した第２の電動補助自転車
（Ｆ／Ｆ構造）の側面図である。

【図１２】 図１１に示した電動補助自転車における車
体フレームと電動補助ユニットとの取付構造を示した図
である。

【図１３】 図１１に示した電動補助自転車のペダルス
プロケット周辺の構造を反対側の側面から示した図であ
る。

【図１４】 本発明を適用した第３の電動補助自転車
（Ｆ／Ｆ構造）のチェーンカバー近傍の側面図である。

【図１５】 本発明を適用した第４の電動補助自転車
（Ｆ／Ｆ構造）のチェーンカバー近傍の側面図である。

【図１６】 本発明を適用した第５の電動補助自転車
（Ｆ／Ｆ構造）のチェーンカバー近傍の側面図である。

【図１７】 本発明を適用した第６の電動補助自転車
（Ｒ／Ｒ構造）の側面図である。

【図１８】 図１７に示した電動補助自転車における車
体フレームと電動補助ユニットとの取付構造を示した図
である。

【図１９】 図１７に示した電動補助自転車のペダルス
プロケット周辺の構造を反対側の側面から示した図であ
る。

【図２０】 本発明を適用した第７の電動補助自転車
（Ｒ／Ｒ構造）のチェーンカバー近傍の側面図である。

【図２１】 本発明を適用した第８の電動補助自転車
（Ｒ／Ｒ構造）のチェーンカバー近傍の側面図である。

【図２２】 本発明を適用した第９の電動補助自転車
（Ｒ／Ｒ構造）のチェーンカバー近傍の側面図である。

【図２３】 本発明を適用した第１０の電動補助自転車
（Ｆ／Ｒ構造）の側面図である。

【図２４】 図２３に示した電動補助自転車における車
体フレームと電動補助ユニットとの取付構造を示した図
である。

【図２５】 図２３に示した電動補助自転車のペダルス
プロケット周辺の構造を反対側の側面から示した図であ
る。

【図２６】 本発明を適用した第１１の電動補助自転車
の側面図である。

【図２７】 図２６のクランク軸近傍の部分側面図であ
る。

【図２８】 図２７を車体背面から見込んだ側面図であ
る。

【図２９】 図２６の車体中央部を上方より見込んだ図
である。

【図３０】 本発明の一実施形態の電動補助ユニットの
断面図である。

【図３１】 図３０のＢ−Ｂ位置での断面図である。

【図３２】 図３０のカバー除去後のドライブモータの
軸方向視（Ａ方向）図である。

【図３３】 踏力検知装置を組込んだ電動補助車両の要
部断面図である。

【図３４】 図３３のＡ−Ａ矢視図である。

【図３５】 踏力検知装置のセンサ部分の要部断面図で
ある。

【図３６】 踏力検知装置のセンサ部分の正面図であ
る。

【図３７】 第１導電体の正面図である。

【図３８】 第１導電体の断面図である。

【図３９】 第２導電体の断面図である。

【図４０】 コイルによって生じる磁束が貫通する磁気
回路を示す模式図である。

【図４１】 第１導電体と第２導電体との重なり程度を
示す図である。

【図４２】 制御装置の踏力検知回路である。

【図４３】 コイルの電圧と踏力の関係を示す図であ
る。

【図４４】 バッテリ交換装置の正面図である。

【図４５】 バッテリ交換装置の側面断面図である。

【符号の説明】

１…バッテリ交換装置、２…バッテリ、３…コントロー
ラ、４…スロット、７…充電器、９…窓、１０…扉、１
１…ヒンジ、１３…表示灯、１４…表示パネル、２８，
２９…端子、３３…ボス形成スペース、３４…ボス、３
５…フランジ、４６…テンショナ、７１…シートポス
ト、８６…電動補助ユニット、８７…バッテリホルダ、
８８…バックル、９１…チェーンカバー、９２Ａ…駆動
スプロケットカバー部、９２Ｂ…チェーンカバー部、９
２Ｃ…ペダルスプロケットカバー部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペダルから入力された踏力に応じた補助
   動力をチェーンへ入力する電動補助ユニットを備えた電
   動補助自転車において、 自転車フレームのシートポスト高と同等の直径を有する
   車輪と、 前記電動補助ユニットの出力軸に設けられ、クランク軸
   よりも後方でチェーンに歯合される駆動スプロケット
   と、 前記シートポスト背部に搭載されて前記電動補助ユニッ
   トを駆動するバッテリとを含むことを特徴とする電動補
   助自転車。
2. 【請求項２】 ペダルから入力された踏力に応じた補助
   動力をチェーンへ入力する電動補助ユニットを備えた電
   動補助自転車において、 シート高の略半分の高さの直径を有する車輪と、 前記電動補助ユニットの出力軸に設けられ、クランク軸
   よりも後方でチェーンに歯合される駆動スプロケット
   と、 前記シートポスト前面に搭載されて前記電動補助ユニッ
   トを駆動するバッテリとを含むことを特徴とする電動補
   助自転車。
3. 【請求項３】 前記電動補助ユニットの駆動モータは、
   回転軸が自転車の幅方向に指向するように配置されたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の電動補助自転
   車。
4. 【請求項４】 前記駆動モータは、電動補助ユニット内
   において前記駆動スプロケットよりも下方に配置された
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動補助自転車。
5. 【請求項５】 前記駆動スプロケットは、前記チェーン
   の下側部に歯合されることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の電動補助自転車。