JP2001106161A - 補助動力付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助動力付き自転車の利用に際して車体フレ
ームを跨ぎやすくして利便性を高めること。 【解決手段】 クランク軸１０１およびクランク軸１０
１の補助動力を発生するモータを含む電動補助ユニット
１を搭載した補助動力付き自転車であり、ヘッドパイプ
２１に結合された下凸のＵ字形車体フレーム２を有す
る。モータはクランク軸１０１より後方に位置させると
ともに、Ｕ字形車体フレーム２の谷部分が、ユニット１
の前方にあって、かつクランク軸１０１の下方に位置し
ている。Ｕ字形車体フレーム２の谷部分つまり最下位部
分を下げることができたので、利用者が乗り降りすると
きの障害物の位置が下がり、跨ぎやすくなって乗り降り
の利便性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は補助動力付き自転車
に関し、特に、利用者が乗り降りしやすいフレーム構造
を有する補助動力付き自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、踏力による駆動系と電動モータ
による駆動系とを併設した補助動力付き自転車の一例を
示す側面図である。同図において、踏力による駆動系を
補助するためのパワーユニット１ａは、ペダル１２ａか
ら入力される人力による駆動力と電動モータｍによる駆
動力とを、クランク軸１０１ａを介して後輪ＷＲに伝達
する。モータｍおよびパワーユニット１ａはクランク軸
１０１ａの前方に配置され、メインチューブつまりダウ
ンパイプ２２ａに吊り下げられた構造を有している。ダ
ウンパイプ２２ａにはさらにコントローラＣＴが吊り下
げられている。このような構造の補助動力付き自転車
は、例えば特開平８−１４２９６１号公報に記載されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の自転車で
は、ダウンパイプにパワーユニットを吊り下げ、しかも
モータが前方に突き出しているため、地面からのダウン
パイプの高さが高くならざるをえない。ウンパイプの高
さが高いと、利用者が乗り降りする際に跨ぎにくいし、
重心も高くなる。特に、比較的重量の大きいモータがク
ランク軸よりも上方にあることから重心はさらに高くな
っている。

【０００４】本発明の目的は、利用者が乗り降りしやす
く、かつ低重心で安定性に優れた補助動力付き自転車を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ハンドルを支持するヘッドパイプに結合
された下に凸のＵ字形車体フレームを具備し、電動補助
ユニット用のモータをクランク軸より後方に位置させる
とともに、前記Ｕ字形車体フレームの最下方位置が、前
記補助動力ユニットの前方にあって、かつ前記クランク
軸の下方に位置している点に第１の特徴がある。

【０００６】第１の特徴によれば、モータをクランク軸
の後方に配置して、補助動力ユニットから前方に突出す
る部分をなくし、Ｕ字型フレームの最下部をクランク軸
位置よりも下げる構造としたので、利用者が乗り降りす
るときの障害物の位置が下がるため、跨ぎやすくなって
乗り降りの利便性が向上する。

【０００７】また、本発明は、前記モータを、その軸を
前記クランク軸と平行にして配置した点に第２の特徴が
あり、この特徴によれば、クランク軸よりも後方に位置
させたモータが後方へ突出する部分を減少させられるの
で、跨ぎやすさを確保しつつもホイールベースが延長す
るのを抑えることができる。

【０００８】また、本発明は、前記Ｕ字形車体フレーム
に前記電動補助ユニットを結合するとともに、該結合部
を前記クランク軸の下前方に位置させた点に第３の特徴
がある。この第３の特徴によれば、電動補助ユニットが
車体の下位部分で支持されるので、低重心化が図られる
と共にＵ字形車体フレームを極力低い位置まで延出させ
ることができ、跨ぎやすさが一層向上する。

【０００９】また、本発明は、前記車体フレームが、前
記ヘッドパイプから下後方に延びたダウンパイプと前記
ダウンパイプの下端近傍の、前記クランク軸の前方位置
でダウンパイプ接合し、上後方へ延びたシートポストと
からなる点に第４の特徴がある。この第４の特徴によれ
ば、車体フレームは、２つの部材を接合させて製作でき
るので、２つの部材の角度が急になるところまで２部材
間の接合位置を下げることができる。このために、跨ぎ
やすさを確保できるうえ、ダウンパイプとシートポスト
とを１部材を曲げて製作するよりも生産性が良好であ
る。また、上方へ向かうにつれて拡開しているので、利
用者が車体フレームを跨ぎやすい。

【００１０】また、本発明は、前記シートポストの後方
に隣接して、前記電動補助ユニットの電源となるバッテ
リの搭載位置が設定されている点に第５の特徴がある。
この第５の特徴によれば、バッテリが利用者の跨ぎ空間
にないので、跨ぎやすいのはもちろんのこと、バッテリ
を車体フレーム中央付近に設置されるので重心バランス
が良好であるし、電動補助ユニットへの給電のための配
線が容易である。

【００１１】さらに、本発明は、前記電動補助ユニット
内において、前記クランク軸の下前方位置に配置した電
動補助ユニット用コントローラを具備した点に第６の特
徴がある。この第６の特徴によれば、コントローラが低
位置に配置されるので、他の構成とあいまって低重心化
が促進されるばかりでなく、ユニットとバッテリとを極
力近付けて低重心化とマスの集中化を図りながらデッド
スペースを有効利用したコントローラの配置を実現する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、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に係る補
助動力付き自転車の左側面図、図２は同自転車の要部を
示す右側面図、図３は図１の要部拡大図である。図１に
示されているように、電動補助自転車の車体フレーム２
は、車体前方に位置するヘッドパイプ２１と、ヘッドパ
イプ２１から下後方に延びたダウンパイプ２２と、ダウ
ンパイプ２２の終端部近傍から上後方に立上がるシート
ポスト２３とを備える。シートポスト２３をダウンパイ
プ２２と一体に結合することにより、車体フレーム２は
全体として下に凸状のＵ字形状に形成されている。シー
トポスト２３はダウンパイプ２２との結合部から上後方
に延び、ダウンパイプ２２自体はこの結合部から前上方
に延びているので、両者の間隔は互いがその結合部から
上方に向かうに従って大きく広がっている。したがっ
て、乗り降りの際、利用者はこのＵ字形状の車体フレー
ム２を跨ぎやすい。

【００１３】ダウンパイプ２２とシートポスト２３との
結合部およびその周辺部は、上下に２分割されて着脱さ
れる樹脂カバー３３により覆われている。ヘッドパイプ
２１にはハンドルポスト２７Ａが回動自在に挿通されて
おり、その上端部にはハンドル２７が結合され、下端部
にはフロントフォーク２６が結合されている。フロント
フォーク２６はハンドルポスト２７Ａに結合されている
のでハンドル２７によって操舵可能である。フロントフ
ォーク２６の終端には前輪ＷＦが回転自在に軸支されて
いる。

【００１４】車体フレーム２の下部には、踏力アシスト
用の電動モータを含む電動補助ユニット１が設けられて
いる。電動補助ユニット１の電源スイッチ２９は電源キ
ーによりオン／オフされるようにダウンパイプ２２上の
ヘッドパイプ２１の近傍に設けられている。なお、電源
スイッチ２９はハンドルポスト２７Ａ前方のハンドル２
７上に設けても良い。

【００１５】電動補助ユニット１に回転自在に支承され
たクランク軸１０１の左右両端にはクランク１１を介し
てペダル１２が軸支されている。電動補助ユニット１か
ら後方側に延出される左右一対のリヤロアアーム２５の
後端間には、駆動輪としての後輪ＷＲが軸支されてい
る。シートポスト２３の上部および両リヤロアアーム２
５の終端間には、左右一対のリヤアッパアーム２４が設
けられている。シートポスト２３には、上端にシート３
０を備えるシートパイプ３１が摺動自在に装着されてい
て、シート３０の上下位置が調整可能となっている。

【００１６】シート３０の下方でシートポスト２３の後
部には、バッテリ４を収納したバッテリ収納ケース５
（以下、収納ケースと呼ぶ）が取り付けられている。バ
ッテリ４は、略直方体のバッテリケースに収容された複
数のバッテリセルを含み、該バッテリ４は長手方向が略
上下方向となるようにシートポスト２３に沿って設置さ
れる。

【００１７】バッテリ４の長手方向の端部（図１では上
端）には、車体右側寄りに把持部を位置させた取っ手４
１が設けられている。取っ手４１はバッテリ４に対して
回動自在に軸支されていて、常時はバッテリ４のコーナ
部に設けられた凹部へ退避させられている。一般的に、
運転者は車体の左側に立つことが多いので、取っ手４１
の把持部を車体右側、その回転軸（図示せず）を車体中
央に配置することにより、取っ手４１を立て易くでき
る。また、利用者が乗車している位置から容易にバッテ
リ残量を確認できるよう、シート３０から左側に偏倚し
た位置にバッテリ残量計４２が設けられている。

【００１８】図３において、バッテリ４の後方には、該
バッテリ４を施錠・解錠するための操作レバー４５とホ
イールロック装置１００が設置されている。操作レバー
４５はバッテリ収納ケース５の後側に設けられた、上下
方向に長くかつ断面がほぼ矩形の側室５０に挿入されて
いる。側室５０の下部には、捩じりバネ５１により、右
側視時計方向に付勢された係合フック５２が設けられて
いる。この係合フック５２は、バッテリ装填時には、バ
ッテリ４の下部に設けられた断面が「く」の字形の凹部
４７と係合し、バッテリを収納ケース５に固定する。バ
ッテリ４は係合フック５２により下部を固定されるの
で、車体が振動しても上下および左右に移動せず、安定
な挿着状態を維持する。

【００１９】シートポスト２３の上部に設けられている
シート３０は、レバー６５のロック解除操作によってシ
ート３０をバッテリ４の引き出しの邪魔にならない位置
まで回動して前倒しすることができる。但し、シート３
０を前倒ししたとしても、係合フック５２が凹部４７と
係合している状態においてはバッテリ４を上方に引き出
すことはできない。

【００２０】操作レバー４５は側室５０を形成する壁と
の間に懸架されるスプリング（図示せず）によって常時
上方へ付勢されている。バッテリ４を自転車に装着する
ときは、シート３０を前倒しして、充電されたバッテリ
４を上方から収納ケース５に挿入する。バッテリ４のほ
ぼ全体が収納ケース５内に入ると、バッテリ４の下端が
係合フック５２の側部に当接し、係合フック５２は反時
計方向に押圧される。さらにバッテリ４が収納ケース５
の奥の方へ収納されると、バッテリ４の「く」の字形凹
部４７に係合フック５２が弾性的に係合し、バッテリ４
は収納ケース５に固定される。これと同時に、バッテリ
４の底部に設けられた＋、−の出力端子（放電接点）
と、シートポスト２３に溶接等で固着されたバッテリブ
ラケット４９にねじで固定された接点ユニット６０とが
電気的および機械的に接続される。この接続は、バッテ
リ４の自重と係合フック５２による押圧とにより、安定
したものになる。

【００２１】バッテリ４を取り外すときには、操作レバ
ー４５を下へ押し込み、その先端で係合フック５２を押
圧する。係合フック５２は操作レバー４５の先端で押さ
れるとバネ５１に抗して図中反時計方向へ回動される。
そうすると、係合フック５２が凹部４７から脱出して係
止が解除される。係合フック５２と凹部４７との係合が
解除されると、バッテリ４を上方へ引き出すことが可能
となる。バッテリ４の引き出しには前記取っ手４１を利
用することができる。

【００２２】上記バッテリ４の係止手段では、係合フッ
ク５２の回動中心がバッテリ４の凹部４７より後部上方
に設けられており、係合フック５２の回動により係合フ
ック５２がバッテリ４を押さえるので、バッテリ４を引
き出す方向の斜め上方からバッテリ４の上方移動を押さ
える働きをする。したがって、係合手段の後方の突出量
を少なくしながら、バッテリ４の引き出し方向への係合
力を有効に作用させることができる。

【００２３】バッテリ収納ケース５の上部はリヤアッパ
アーム２４に溶接等で固定されたブラケット４０にねじ
３９により固定され、このブラケット４０にはさらにホ
イールロック装置１００、リヤフェンダ３４もそれぞれ
ねじ４４ａ、４４ｂで固定される。

【００２４】シートポスト２３にはバッテリブラケット
４９の前端が溶接され、かつバッテリブラケット４９の
後端にはリヤロアアーム２５の前端がハンガー部９０に
おいてボルトにより結合されている。電動補助ユニット
１はダウンパイプ２２の後端、バッテリブラケット４９
の前端近傍およびバッテリブラケット４９の後端近傍の
リヤロアアーム２５の３か所のハンガー部９２、９１、
９０でボルト止めにより固定、懸架されている。特に、
ハンガー部９２は電動補助ユニット１のクランク軸１０
１よりも下方部に位置させてあり、Ｕ字形状の車体フレ
ーム２の谷部つまり最下端部がクランク軸１０１より下
方に位置するようにしている。

【００２５】こうして、車体フレーム２の谷部の高さを
低く抑えられるので“跨ぎ易さ”が向上する。また、電
動補助ユニット１はダウンパイプ２２の下端部に設けた
低位置のハンガー部９２で支持できるので、より下方へ
配置でき、低重心化が実現されている。

【００２６】電動補助ユニット１内には、クランク軸１
０１、第１アイドル軸１０２、第２アイドル軸１０３、
および駆動スプロケット１３が結合された出力軸１０
５、ならびにこれらの軸間で動力を伝達するギヤ１１
１、１０２ｄ，１０２ｅ，１１５等が設けられている。
また、前記クランク軸１０１と平行な軸１０４を有する
電動モータＭが取り付けられている。モータＭの軸がク
ランク軸１０１と平行になるように配置するのは、電動
補助ユニット１から車体後方への突出部を小さくするた
めである。この配置により、クランク軸１０１と後輪Ｗ
Ｒとの間隔を小さくでき、ホイールベースが長くなるの
を回避することができる。

【００２７】クランク軸１０１から入力された踏力は第
１アイドル軸１０２に増速伝達され、さらに第１アイド
ル軸１０２から出力軸１０５に伝達され駆動スプロケッ
ト１３が回転される。駆動スプロケット１３の回転はチ
ェーン６を介して後輪ＷＲのホイールスプロケット１４
（図１参照）へ伝達される。電動補助ユニット１の構成
および動作はさらに図４〜図６に関して後述する。

【００２８】シートポスト２３の後方のバッテリブラケ
ット４９上に搭載されたバッテリ４はモータＭへ給電
し、モータＭは第１アイドル軸１０２上に設けられた後
述する踏力検出機構によって検出された踏力に応じた補
助動力を発生する。モータＭの回転は第２アイルド軸１
０３に伝達され、第１アイドル軸１０２で人力（踏力）
と合成されて出力軸１０５へ伝達される。

【００２９】なお、図１および図２に示すように、駆動
スプロケット１３の全部およびチェーン６の上半分はチ
ェーンカバー３２で覆われている。この自転車は、クラ
ンク軸１０１と同心に駆動スプロケットを配しているわ
けではないので、チェーンカバーがクランク軸１０１を
軸とした円弧部分を有することは必須ではない。しか
し、外観性や足の引っ掛かりの防止や、電動補助ユニッ
ト１を保護する目的、ならびに、長年親しまれている自
転車のイメージを残す観点から、チェーンカバー３２を
クランク軸１０１の周囲まで円筒状に拡張してある。

【００３０】次に、車体フレーム２に対するカバー３３
の取付け態様を説明する。図７はダウンパイプ２２とシ
ートポスト２３との結合部（突合せ部）を示す側面図で
あり, カバー３３は想像線で示している。図７におい
て、ダウンパイプ２２とシートポスト２３との突合せ部
は溶接され、この溶接部位にはカバー取付けブラケット
２２１が溶接されている。さらに、ダウンパイプ２２の
端部にはパワーユニット取付けブラケット２２２が溶接
されている。孔２２３は前記ハンガ−部９２のボルトに
適合する。これらのブラケット２２１，２２３によって
ダウンパイプ２２とシートポスト２３とは一層堅固に結
合されている。

【００３１】ブラケット２２１の上部にはナット２２４
が溶接されており、上カバー３３１はこのナット２２４
と適合する止めネジ２２５によってブラケット２２１に
結合されている。このように、カバー３３は、上カバー
３３１をブラケット２２１に結合し、さらに、この上カ
バー３３１に下カバー３３２を組付けることによって車
体フレーム２に取り付けられている。

【００３２】なお、上カバー３３１を車体フレーム２に
固定したが、これとは逆に下カバー３３２を車体フレー
ム２に固定し、上カバー３３１を下カバー３３２に固定
するよう変形してもよい。

【００３３】続いて、電動補助ユニット１をさらに詳細
に説明する。図４は、電動補助ユニット１の側面断面図
であり、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿った歯車列を示す
断面図、図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿った歯車列を示す
断面図である。

【００３４】図４，５において、電動補助ユニット１の
ケース１０はアルミ製であり、ケース１０の左半体（左
ケース）１０Ｌおよび右半体（右ケース）１０Ｒを複数
のボルト７８１で結合して構成される。

【００３５】ハンガー部９２，９１，９０のボス７７１
ａ，７７１ｂ，７７１ｃに左右ケースの割面がないの
で、電動補助ユニット１を車体フレーム２に搭載したま
ま、ボルト７８１を外すことにより左右ケースを分割す
ることができる。具体的には、左ケース１０Ｌを車体フ
レーム２に残したまま右ケース１０Ｒを取り外すことが
できる。したがって、内蔵のコントロールユニット（コ
ントローラ）８やモータＭのメンテナンスが容易にな
る。なお、左ケース１０Ｌ側でモータおよびその駆動系
をメンテナンスする際は、後述するカバー１０Ａを外し
てユニット内部を露出させることができる。

【００３６】ケース１０には、踏力入力軸としてのクラ
ンク軸１０１がベアリング１８１，１８２により回転自
在に軸支されている。クランク軸１０１には、ワンウェ
イクラッチ１６１を介して大径の増速ギア１１１が軸支
されている。したがって、クランク軸１０１を逆転させ
ても増速ギア１１１は逆転しない。クランク軸１０１の
後方下部には、踏力（トルク）検知機構を備えた第１ア
イドル軸１０２が軸支されている。

【００３７】第１アイドル軸１０２は、左右に２分割さ
れて同軸上で横方向に並べて配置された中空の第１およ
び第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂと、各ドライブ軸
１０２ａ，１０２ｂの内部に挿通され、両端が第１およ
び第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂにそれぞれスプラ
イン結合されたトーションバー１０２ｃとを主要構成と
している。第１ドライブ軸１０２ａの外周小径部にはギ
ヤ１１３が形成されており、このギヤ１１３はクランク
軸１０１の増速ギヤ１１１と噛合する。第１および第２
ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂは、それぞれベアリング
１８３ａ，１８３ｂおよびベアリング１８４によってケ
ース１０に対して回転自在に軸支されている。

【００３８】このような構成によれば、クランク軸１０
１に入力された踏力は増速ギヤ１１１により増速され、
そのトルクは減ぜられるため、トーションバー１０２ｃ
に加わるトルクは低く抑えられる。このため、トーショ
ンバー１０２ｃの小型化が可能となり、踏力検知機構全
体をコンパクトにできる。

【００３９】第２ドライブ軸１０２ｂの外周小径部には
第１ギヤ１０２ｄが結着され、外周大径部にはラチェッ
ト１６２を介して第２ギヤ１０２ｅが挿嵌されている。
ラチェット１６２を設けるのは、第２ギヤ１０２ｅは後
述のギヤを介してモータＭと連結されているので、モー
タＭが停止状態にあって人力で走行しているときには第
１ギヤ１０２ｄと第２ギヤ１０２ｅとの連結を絶ってモ
ータＭに逆回転力が加わらないようにするためである。

【００４０】踏力検知のための機構は次のとおりであ
る。なお、第１アイドル軸１０２上に設けられる踏力検
知機構は、図中軸１０２の右側には小さい踏力がかかっ
ているときの各構成要素の位置、同左側には大きい踏力
がかかっているときの各構成要素の位置を示している。

【００４１】第１ドライブ軸１０２ａの外周大径部に
は、スライダ９２１がスプライン結合されている。ボー
ルカップ９２４は、コイルスプリング９２３によって車
体右方向へ弾発されるコイルスプリング９２３の座金を
介して第２ドライブ軸１０２ｂ側へ押し付けられる。さ
らに、スライダ９２１はボールカップ９２４によって回
転が吸収された状態で第２ドライブ軸１０２ｂへ押し付
けられる。枢軸１５３で支持された変位検知レバー１５
２は、前記コイルスプリング９２３の座金に対して車体
左側に当接している。

【００４２】第２ドライブ軸１０２ｂの中間部に設けら
れたフランジの、第１ドライブ軸１０２ａ側の端面に
は、その深さが円周方向に沿って連続的に変化している
カム溝９２２が複数か所（例えば２か所）に形成されて
いる。カム溝９２２には前記スライダ９２１の、第２ド
ライブ軸１０２ｂ側に設けられた凸カム部９２１ａが係
合している。

【００４３】トーションバー１０２ｃには、クランク軸
１０１にかかる踏力に応じて回転方向の捩じれが生じ、
その結果、第１ドライブ軸１０２ａおよび第２ドライブ
軸１０２ｂ間には位相差（回転方向の位置ずれ）が生じ
る。この位相差に応じて凸カム部９２１ａと凹状カム溝
９２２との当接位置が変化すると、そのカム作用によっ
てスライダ９２１がコイルスプリング９２３の弾性力に
抗して軸１０２ａ上を車体左側へ摺動し、これに伴って
変位検知レバー１５２が変位する。

【００４４】したがって、変位検知レバー１５２の軸方
向への変位量はクランク軸１０１に入力された踏力を代
表することになる。上記した踏力検知機構により、軸方
向への変位量として検知された踏力は、後に詳述するス
トロークセンサ１５０（図６参照）によって電気信号に
変換されてコントロールユニットへ伝送される。

【００４５】前記第１アイドル軸１０２の後下方には、
第２アイドル軸１０３がベアリング１８５，１８６によ
って回転自在に軸支されている。第２アイドル軸１０３
の外周部には、前記第２ドライブ軸１０２ｂの第２ギヤ
１０２ｅと噛合するギヤ１１４が形成され、端部には第
２中間ギヤ１１５が固定されている。

【００４６】前記第２アイドル軸１０３の後下方には電
動モータＭが配置され、その回転軸１０４はベアリング
１８７，１８８によって回転自在に軸支され、モータハ
ウジング１０Ｍはボルト７８２により、左ケース１０Ｌ
に取り付けられている。モータハウジング１０Ｍと左ケ
ース１０Ｌとの間にはＯリング１０Ｓが介装されてい
る。

【００４７】回転軸１０４には、モータコイル１３０を
含むステータロータ１３１が固定され、ステータロータ
１３１の周囲には磁石１３２が設けられている。回転軸
１０４の一端には、前記第２アイドル軸１０３の第２中
間ギヤ１１５と噛合するギヤ１１６が固定されている。
第２中間ギヤ１１５は、高回転するギヤ１１６との噛合
わせによって発生するギヤ音を抑制するため樹脂で形成
するのが好ましい。各ギヤ１１５，１１６の車体左側に
は、好ましくは樹脂材料で形成されたカバー１０Ａが左
ケース１０Ｌにボルト７８３により締結されており、さ
らに防音効果を高めている。

【００４８】さらに、カバー１０Ａと左ケース１０Ｌと
の接合面には防水シール１０Ｃが全周に配置されている
とともに、接合面外周には防止リブ１０Ｂが配置され
て、一層の防水性を高めている。これにより、カバー１
０Ａが締付け時に変形しても防水性は確保されている。

【００４９】前記ケース１０内には、図５に示したよう
に、当該電動補助ユニット１を制御するコントロールユ
ニット８がクランク軸１０１の前方下部に位置して搭載
されている。コントロールユニット８は、樹脂製の皿状
ケース８１内に制御回路基板８２を収容し、隙間部およ
び基板表面を絶縁樹脂８３でモールドして構成される。
制御回路基板８２には、各種の制御回路８２０や複数の
パワートランジスタ（ＦＥＴ）８２１ａやダイオードと
共に回転センサ８２２が搭載され、発熱を伴うＦＥＴや
ダイオードはアルミ製の放熱板８２９に面接触固定され
ている。さらに、放熱板８２９は放熱効果を高めるため
アルミ製の右ケース１０Ｒに面接触固定されている。前
記回転センサ８２２は、制御回路基板８２の端部近傍に
おいて、クランク軸１０１の増速ギヤ１１１の外周と対
向するように固定されている。したがって、各発熱性素
子８２１ａ，８２１ｂが発生する熱は右ケース１０Ｒに
放熱され、左ケース１０Ｌ近傍に配置された回転センサ
に熱的な悪影響が及ぶことがない。

【００５０】コントロールユニット８からモータＭへ電
力を供給する２本のリード線７５１は、ケース１０内に
次のように配線されている。モータＭの外円周をカバー
している左ケース１０Ｌの壁面のうちケース１０内側に
位置する部分（内壁部）７５６の、車体前方側には隔壁
７５４が設けられている。隔壁７５４と前記内壁部７４
６とで囲繞された空間はコントロールユニット８および
モータＭを接続するリード線７５１を案内するダクトを
形成している。

【００５１】リード線７５１のモータ側端子７５２はベ
アリング１８８に隣接する部分において左ケース１０Ｌ
を貫通している給電部品に固定される。端子７５２から
延びたリード線７５１は左ケース１０Ｌ側からダクト７
５３内に導入され、右ケース１０Ｒ側へ引出される。右
ケース１０Ｒ側に引出されたリード線７５１は右ケース
１０Ｒの内面をつたわってコントロールユニット８に至
る経路に布線される。ベアリング１８４を支持している
ボス７４９とベアリング１８５を支持しているボス７４
８との間に止め金具７５５がかけ渡されていて、前記ダ
クト７５３から引出されたリード線７５１はこの止め金
具７５５に規制されることにより右ケース１０Ｒの内面
沿いに確実に案内される。

【００５２】こうして、ギヤ１１５やギヤ１１１等で塞
がれている左ケース１０Ｌ側の空間にリード線７５１を
引き回すことなくモータＭとコントローラ８とを接続す
ることができる。また、隔壁７５４によってリード線７
５１が通過する通路とギヤ類が密集するケース１０の中
央部とが明確に隔絶される。

【００５３】このように、本実施形態では、コントロー
ルユニット８に回転センサ８２２を設け、クランク軸１
０１と同期回転する回転体（大径ギヤ１１１）の近傍に
回転センサ８２２が配置されるようにコントロールユニ
ット８を配置したので、回転センサ用の設置スペースを
別途に確保する必要がなく、電動補助システム全体をコ
ンパクトにすることができる。また、回転センサ８２２
とコントロールユニット８との距離を短くすることがで
きるので、配線コードが不要なうえ、回転センサ８２２
の出力信号へのノイズの混入を抑えることができる。

【００５４】さらに、コントロールユニット８は、電動
補助ユニット１が車体フレーム２に取り付けられた姿勢
においてクランク軸１０１の前方下部に配置されるよう
にしたので、走行時には高い空冷効果が得られて冷却効
率が向上する。

【００５５】一方、回転センサ８２２の取り付け位置に
対応した皿状ケース８１の底部外側には、底面に沿って
平行に延びる位置決めピン８１１が形成されており、ケ
ース１０の対向部分には、前記位置決めピン８１１を挿
貫される位置決め孔９１１が形成されている。同様に、
皿状ケース８１の側面外側（図４参照）には、側面に沿
って平行に延びる位置決めピン８１２が形成されてお
り、ケース１０の対向部分には、前記位置決めピン８１
２を挿貫される位置決め孔９１２が形成されている。こ
れにより、コントローラユニット８の２面を位置決めで
き、回転センサ８２２と大径ギヤ１１１とのクリアラン
スを規定状態に保持できるようになる。

【００５６】コントロールユニット８の皿状ケース８１
は、前記各位置決めピン８１１，８１２が各位置決め孔
９１１，９１２の入口へあてがわれたときは前記回転セ
ンサ８２２が未だ大径増速ギヤ１１１とは対向せず、そ
の後、ピン８１１，８１２が孔９１１，９１２に挿入さ
れはじめた後に、増速ギヤ１１１と回転センサ８２２と
の相対的な位置関係（対向関係）が予定の関係となるよ
うに、前記ケース１０に対して位置決めされる。

【００５７】また、ケース１０に対するコントロールユ
ニット８の固定は、図５に示したように、前記回転セン
サ８２２および位置決めピン８１１が設けられた端部と
は反対側の端部において、皿状ケース８１の両側部をケ
ース１０にネジ８３１（８３１ａ，８３１ｂ：図４参
照）によりネジ止めすることにより行われる。

【００５８】このように、本実施形態では、コントロー
ルユニット８に位置決め手段としての位置決めピン８１
１，８１２を設け、コントロールユニット８を補助動力
ユニット１内の所定の位置に所定の姿勢で固定できるよ
うにしたので、コントロールユニット８を位置決め固定
するだけで、回転センサ８２２と回転体（増速ギヤ１１
１）との相対的な位置関係を予定の関係に保持すること
ができ、回転数の検出精度を確保することができる。

【００５９】しかも、本実施形態では、コントロールユ
ニット８の一側部に設けた位置決め手段によりコントロ
ールユニット８の一側部を電動補助ユニット１に係合さ
せ、他の側部において締結手段により締結されるので、
締結構造が簡単で部品点数も少なくなる。

【００６０】一方、図４，６において、第１アイドル軸
１０２の後上方には、出力軸１０５がベアリング１９
１，１９２によって回転自在に軸支されている。出力軸
１０５には、第２ドライブ軸１０２ｂの第１ギヤ１０２
ｄと噛合する第４ギヤ１１８が設けられ、ケース１０か
ら露出した端部には駆動スプロケット１３が固定されて
いる。

【００６１】このような構成において、人力としての踏
力は、ペダル１２およびクランク１１を介してクランク
軸１０１に入力され、さらに増速ギヤ１１１を介して第
１アイドル軸１０２の第１ドライブ軸１０２ａから第２
ドライブ軸１０２ｂへ伝達される。一方、電動モータＭ
の回転トルクは、ギヤ１１５および第２アイドル軸１０
３、ギヤ１１４、第２ギヤ１０２ｅを介して第２ドライ
ブ軸１０２ｂに伝達されて前記踏力と合成される。第２
ドライブ軸１０２ｂ上の合力は、第１ギヤ１０２ｄおよ
び第４ギヤ１１８を介して出力軸１０５へ伝達され、さ
らに駆動スプロケット１３およびチェーン６を介して後
輪ＷＲへ伝達される。

【００６２】ここで、第１アイドル軸１０２のボールカ
ップ９２４には、図６に示したように、一端をピン１５
３によって揺動自在に支持された変位検知レバー１５２
の略中央部が係合しており、変位検知レバー１５２の他
端には、右ケース１０Ｒに固定されたストロークセンサ
１５０のストローク検知シャフト１５１が連結されてい
る。したがって、クランク軸１０１に入力された踏力に
応じて第１アイドル軸１０２の第１および第２ドライブ
軸１０２ａ，１０２ｂ間に位相差が生じ、この位相差に
応じてボールカップ９２４が軸方向に変位すると、これ
が変位検知レバー１５２を揺動させ、ストロークセンサ
１５０に伝達されて検知される。

【００６３】検知された踏力は電気信号に変換されてコ
ントロールユニット８へ供給される。コントロールユニ
ット８は、前記回転センサ８２２により検知されたクラ
ンク軸（増速ギヤ１１１）の回転速度と前記検知された
踏力とに基づいて最適なアシストトルクを決定し、当該
アシストトルクを電動モータＭが発生するように、当該
電動モータＭへ供給する駆動電流を前記パワートランジ
スタ８２１ａにより適宜に制御する。

【００６４】本実施形態では、クランク軸１０１に入力
された踏力を機械的変位量に変換する踏力検知機構を当
該クランク軸１０１に隣接した第１アイドル軸１０２上
に設けたので、踏力検知機構を別途に設ける際には必要
となるスペースが不要となり、電動補助ユニット１を大
型化することなくコントロールユニット８の設置スペー
スを確保できるようになる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、モータをクランク軸の後方に配置し
て、補助動力ユニットから前方に突出する部分をなく
し、Ｕ字形車体フレームの谷部分つまり最下位部分を下
げることができたので、利用者が乗り降りするときの障
害物の位置が下がり、跨ぎやすくなって乗り降りの利便
性が向上する。

【００６６】また、請求項２の発明によれば、クランク
軸よりも後方に位置させたモータが後方へ突出する部分
を減少させられるので、跨ぎやすさを確保しつつもホイ
ールベースが延長するのを抑えることができる。

【００６７】また、請求項３の発明においても、電動補
助ユニットが車体の下位部分で支持されるので、低重心
化が図られると共にＵ字形車体フレームを極力低い位置
まで延出させることができ、跨ぎやすさが一層向上す
る。

【００６８】また、請求項４の発明によれば、車体フレ
ームは、２つの部材を接合させて製作できるので、２つ
の部材の角度が急になるところまで２部材間の接合位置
を下げることができる。このために、跨ぎやすさを確保
できるうえ、ダウンパイプとシートポストとを１部材を
曲げて製作するよりも生産性が良好である。また、上方
へ向かうにつれて拡開しているので、利用者が車体フレ
ームを跨ぎやすい。

【００６９】また、請求項５の発明によれば、バッテリ
が利用者の跨ぎ空間にないので、跨ぎやすいのはもちろ
んのこと、バッテリを車体フレーム中央付近に設置され
るので重心バランスが良好であるし、電動補助ユニット
への給電のための配線が容易である。

【００７０】さらに、請求項６の発明によれば、コント
ローラが低位置に配置されるので、他の構成とあいまっ
て低重心化が促進されるばかりでなく、ユニットとバッ
テリとを極力近付けて低重心化とマスの集中化を図りな
がらデッドスペースを有効利用したコントローラの配置
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る補助動力付き自転
車の左側面図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係る補助動力付き自転
車の要部右側面図である。

【図３】 本発明の一実施形態に係る補助動力付き自転
車の要部拡大図である。

【図４】 電動補助ユニットの断面図である。

【図５】 図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図６】 図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図７】 車体フレームの要部を示す側面図である。

【図８】 従来の補助動力付き自転車の左側面図であ
る。

【符号の説明】

１…電動補助ユニット、 ２…車体フレーム、 ４…バ
ッテリ、 ２２…ダウンパイプ、 ２３…シートポス
ト、 ３２…チェーンカバー、 ３３…フレームカバ
ー、 ９０，９１，９２…ハンガー部、 １０１…クラ
ンク軸

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年９月２２日（２０００．９．２
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】次に、車体フレーム２に対するカバー３３
の取付け態様を説明する。図７はダウンパイプ２２とシ
ートポスト２３との結合部（突合せ部）を示す側面図で
あり、 カバー３３は想像線で示している。図７におい
て、ダウンパイプ２２とシートポスト２３との突合せ部
は溶接され、この溶接部位にはカバー取付けブラケット
２２１が溶接されている。さらに、ダウンパイプ２２の
端部にはパワーユニット取付けブラケット２２２が溶接
されている。孔２２３は前記ハンガ−部９２のボルトに
適合する。これらのブラケット２２１，２２２によって
ダウンパイプ２２とシートポスト２３とは一層堅固に結
合されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】さらに、カバー１０Ａと左ケース１０Ｌと
の接合面には防水シール１０Ｂが全周に配置されている
とともに、接合面外周には防水リブ１０Ｃが配置され
て、一層の防水性を高めている。これにより、カバー１
０Ａが締付け時に変形しても防水性は確保されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】前記ケース１０内には、図５に示したよう
に、当該電動補助ユニット１を制御するコントロールユ
ニット８がクランク軸１０１の前方下部に位置して搭載
されている。コントロールユニット８は、樹脂製の皿状
ケース８１内に制御回路基板８２を収容し、隙間部およ
び基板表面を絶縁樹脂８３でモールドして構成される。
制御回路基板８２には、各種の制御回路８２０や複数の
パワートランジスタ（ＦＥＴ）８２１ａやダイオード８
２１ｂと共に回転センサ８２２が搭載され、発熱を伴う
ＦＥＴやダイオードはアルミ製の放熱板８２９に面接触
固定されている。さらに、放熱板８２９は放熱効果を高
めるためアルミ製の右ケース１０Ｒに面接触固定されて
いる。前記回転センサ８２２は、制御回路基板８２の端
部近傍において、クランク軸１０１の増速ギヤ１１１の
外周と対向するように固定されている。したがって、各
発熱性素子８２１ａ，８２１ｂが発生する熱は右ケース
１０Ｒに放熱され、左ケース１０Ｌ近傍に配置された回
転センサに熱的な悪影響が及ぶことがない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】コントロールユニット８からモータＭへ電
力を供給する２本のリード線７５１は、ケース１０内に
次のように配線されている。モータＭの外円周をカバー
している左ケース１０Ｌの壁面のうちケース１０内側に
位置する部分（内壁部）７５６の、車体前方側には隔壁
７５４が設けられている。隔壁７５４と前記内壁部７５
６とで囲繞された空間はコントロールユニット８および
モータＭを接続するリード線７５１を案内するダクトを
形成している。

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸および該クランク軸に付与す
   る補助動力を発生するモータを含む電動補助ユニットを
   搭載した補助動力付き自転車において、 ハンドルを支持するヘッドパイプに結合された下に凸の
   Ｕ字形車体フレームを具備し、 前記モータを前記クランク軸より後方に位置させるとと
   もに、 前記Ｕ字形車体フレームの最下方位置が、前記補助動力
   ユニットの前方にあって、かつ前記クランク軸の下方に
   位置していることを特徴とする補助動力付き自転車。
2. 【請求項２】 前記モータを、その軸を前記クランク軸
   と平行にして配置したことを特徴とする請求項１記載の
   補助動力付き自転車。
3. 【請求項３】 前記Ｕ字形車体フレームに前記電動補助
   ユニットを結合するとともに、該結合部を前記クランク
   軸の下前方に位置させたことを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載の補助動力付き自転車。
4. 【請求項４】 前記車体フレームが、 前記ヘッドパイプから下後方に延びたダウンパイプと前
   記ダウンパイプの下端近傍の、前記クランク軸の前方位
   置から上後方へ延びたシートポストとを接合してなるこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
   補助動力付き自転車。
5. 【請求項５】 前記シートポストの後方に隣接して、前
   記電動補助ユニットの電源となるバッテリの搭載位置が
   設定されていることを特徴とする請求項４記載の補助動
   力付き自転車。
6. 【請求項６】 前記電動補助ユニット内において、前記
   クランク軸の下前方位置に配置した電動補助ユニット用
   コントローラを具備したことを特徴とする請求項１〜請
   求項５のいずれかに記載の補助動力付き自転車。