JP2001213381A - 電動補助自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動補助自転車の後輪を片持ち支持して軽量
化すること。 【解決手段】 フロントドライブユニット１の駆動歯車
装置１３にはドライブシャフト６が連結され、ドライブ
シャフト６のカバー部材（パイプ）３２がフロントドラ
イブユニット１とリヤドライブユニット１４とを連結
し、後輪ＷＲを片持ち支持している。ドライブシャフト
６の途中にはモータユニット２５が設けられ、フロント
ドライブユニット１からの出力（踏力）に対して電動補
助力が付加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動補助自転車に
関し、特に、シャフトドライブ方式により踏力および電
動補助力を後輪に伝達することができる電動補助自転車
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。また、人力駆動
系およびモータ駆動系の合力をドライブシャフトによっ
て後輪に伝達するようにした電動補助自転車が提案され
ている（特許掲載公報２６９６７３１号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
電動補助自転車では、２本のリヤステーで後輪を支持
し、これら２本のリヤステーのうち一方にドライブシャ
フトを収容している。このように、ドライブシャフトを
収容した比較的大径のものを含む２本のリヤステーを有
しているため、軽量化に対する配慮が不十分である。ま
た、外観的にも、さらに軽量感または軽快感のある電動
補助自転車が望まれていた。

【０００４】本発明の目的は、上記従来装置の問題点を
解消し、実質的にも、外観的にも軽快さを感じさせるこ
とができる電動補助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】前記目的を達成するため
に、本発明は、踏力を伝達するペダルクランク軸を含む
人力駆動部と該人力駆動部に合成される補助力を発生さ
せるモータを含むモータ駆動部とを有する電動補助自転
車において、前記人力駆動部の出力を後輪に伝達するド
ライブシャフトと、前記ドライブシャフトの長手方向に
沿って設けられ、前記後輪の一側面側に延長されたドラ
イブシャフトカバー部材とを具備し、前記モータを前記
ドライブシャフトに同軸に配置するとともに、前記後輪
が、前記ドライブシャフトカバー部材が延長された一側
面側で片持ち支持された点に第１の特徴がある。第１の
特徴によれば、モータをドライブシャフトと同軸配置す
ることによってドライブシャフトカバーが高強度化さ
れ、その高強度化されたドライブシャフトカバーで後輪
が片持ち支持される。

【０００６】また、本発明は、前記モータが、前記ドラ
イブシャフトの長手方向に沿って複数個配列された点に
第２の特徴がある。第２の特徴によれば、比較的小径の
モータによって補助力を得ることができる。さらに、本
発明は、前記モータが、ブラシレスモータであり、イン
ナロータが前記ドライブシャフトと同軸に設けられてい
る点に第３の特徴があるので、ドライブシャフトカバー
内にモータをコンパクトに収容可能であり、かつ高トル
クの補助力を得ることができる。

【０００７】

【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方に立上
がるシートポスト２３とを備える。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の上部にはハンドルポスト２
７Ａを介して操向ハンドル２７が回動自在に挿通され、
ヘッドパイプ２１の下部にはハンドルポスト２７Ａに連
結されたフロントフォーク２６が支承されている。フロ
ントフォーク２６の下端には前輪ＷＦが回転自在に軸支
されている。

【０００８】車体フレーム２の下部には、人力による踏
力を後輪に伝達するためのフロントドライブユニット１
が、ダウンパイプ２２の下端の連結部９２、およびシー
トポスト２３に溶接されたバッテリブラケット４９の前
部に設けられた連結部９１でボルト締めされて懸架され
ている。フロントドライブユニット１の後方には、電動
補助力を発生させるモータユニット２５が連結されてい
る。

【０００９】モータユニット２５の電源スイッチ部２９
はダウンパイプ２２上のヘッドパイプ２１の近傍に設け
られている。この電源スイッチ２９は、キーによって電
源投入可能にできるが、例えば赤外線信号を使ったリモ
ートコントロールスイッチによってその電源を投入する
ようにしてもよい。その場合、電源スイッチ部２９に
は、リモートコントロールスイッチから送出される赤外
線信号を受信する受信機を設ける。ハンドル２７にはブ
レーキレバー２７Ｂが設けられており、このブレーキレ
バー２７Ｂが操作されたことは、ブレーキワイヤ３９を
通じて後輪ＷＲのブレーキ装置（図４に関して後述）に
伝達される。

【００１０】フロントドライブユニット１には駆動歯車
装置（詳細は図２に関して後述）１３が設けられてい
て、この駆動歯車装置１３には後方に延びたドライブシ
ャフト６が連結される。ドライブシャフト６の途中にモ
ータユニット２５が設けられ、クランク軸１０１から入
力され駆動歯車装置１３を通じてドライブシャフト６に
伝達される踏力に対してこのモータユニット２５により
電動の補助力が付加される。ドライブシャフト６の後端
はリアドライブユニット１４に連結されており、クラン
ク軸１０１の回転は、単独で、または前記補助力ととも
にドライブシャフト６を介して後輪ＷＲに伝達される。

【００１１】フロントドライブユニット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１
１を介してペダル１２が軸支されている。後輪ＷＲを支
持するリアドライブユニット１４は、前記ドライブシャ
フト６を収容するドライブシャフトカバー部材としての
パイプアーム３２とシートポスト２３の上部から下後方
に延びた左右一対のシートステー２４とによって支持さ
れる。

【００１２】シートポスト２３には、シート３０の上下
位置を調整可能にするため上端にシート３０を備えるシ
ートパイプ３１がシートポスト２３内で摺動可能に装着
されている。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が装着されている。バッテリ４は収
納ケースに収容されてバッテリブラケット４９に取り付
けられる。バッテリ４は複数のバッテリセルを含み、長
手方向が略上下方向となるようシートポスト２３に沿っ
て設置される。

【００１３】図２はフロントドライブユニット１の断面
図、図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。なお、以下の説
明において、特に示さない限り「左」および「右」の表
記は、車両の進行方向を基準にした左右を意味する。フ
ロントドライブユニット１のケースは本体７０およびそ
の右側面に取付けられるカバー７０Ｒ、ならびに本体７
０の左側面のコントローラ１００の蓋７０Ｌからなる。
ケース本体７０の周囲には前記ダウンパイプ２２やバッ
テリブラケット４９の連結部９１，９２にそれぞれ適合
するハンガー９１ａ，９２ａが形成されている。本体７
０には軸受７１が設けられ、カバー７０Ｒには軸受７２
が設けられている。これらの軸受７１，７２によってク
ランク軸１０１が支持されている。クランク軸１０１に
は、クランク軸１０１に対してその外周方向に摺動自在
に設けられたスリーブ７３が内接している。

【００１４】スリーブ７３の右端寄りにはベベルギヤ７
４が固定されており、スリーブ７３の左端部にはギヤ７
３ａが形成されている。また、スリーブ７３の中央近傍
には踏力検知用リング７９がスリーブの外周方向に摺動
自在に設けられている。

【００１５】スリーブ７３の端部に形成されたギヤ７３
ａを太陽ギヤとしてその外周に３つの遊星ギヤ７７が配
置されている。遊星ギヤ７７は支持プレート１０２に立
設した軸７７ａで支持されており、さらに支持プレート
１０２はワンウェイクラッチ７８を介してクランク軸１
０１に支持されている。遊星ギヤ７７は踏力検知用リン
グ７９に対して、その内周に形成されたインナギヤに噛
み合っている。

【００１６】踏力検知用リング７９はその外周に張出し
たアーム７９ａ，７９ｂを有しており、アーム７９ａ，
７９ｂは、アーム７９ａと本体７０との間に設けられた
引張りばね８０、およびアーム７９ｂと本体７０との間
に設けられた圧縮ばね８１によってクランク軸１０１
の、走行時回転方向と反対の方向（図中時計方向）に付
勢されている。圧縮ばね８１はリング７９のがたつき防
止のために設けられる。アーム７９ｂにはリング７９の
回転方向の変位を検出するためのポテンショメータ８２
が設けられている。

【００１７】モータユニット２５は、インナロータ１１
０とその外周に設けられたステータコイル１１１とを有
する３相のブラシレスモータを構成している。インナロ
ータ１１０の外周には、ネオジウム（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ
系）磁石の磁極１１２が設けられ、インナロータ１１０
の側面には磁極センサ用のゴム磁石リング（Ｎ極とＳ極
とが交互に配置されてリングを形成したもの）１１３が
設けられている。ゴム磁石リング１１３に対向して基板
１１４が設けられ、基板１１４には前記ゴム磁石リング
１１３と共に作用してインナロータ１１０の位置を検知
するためのホールＩＣ１１５が取付けられている。

【００１８】ドライブシャフト６には小ベベルギヤ７５
が取り付けられており、前記ベベルギヤ７４の回転はこ
の小ベベルギヤ７５を介してドライブシャフト６に伝達
される。フロントドライブユニット１の後部（車両の進
行方向基準）にはパイプアーム３２が設けられ、ドライ
ブシャフト６は電動補助ユット１とパイプアーム３２に
それぞれ設けられた軸受８７，８８によって支持され
る。

【００１９】インナロータ１１０は軸（ドライブシャフ
ト）６に対して一方向にのみ回転を伝達可能にするワン
ウェイクラッチ１１６を介して取り付けられている。す
なわち、ドライブシャフト６に対して補助力を付加させ
る方向においてのみインナロータ１１０はドライブシャ
フト６と一体に回転する。但し、ロック装置７６によ
り、ワンウェイクラッチ１１６をロックすることにより
トライブシャフト６とインナロータ１１０とを直結する
ことができる。ロック装置７６はレバー７６ａ、クラッ
チプレート７６ｂ、プレッシャプレート７６ｃ、および
スプリングワッシャ７６ｄからなる。

【００２０】通常運転時、クラッチプレート７６ｂはス
プリングワッシャ７６ｄによりインナロータ１１０から
遠ざけられているが、レバー７６ａを操作して、例え
ば、カム機構によりプレッシャプレート７６ｃをインナ
ロータ１１０寄りに付勢する。こうして、クラッチプレ
ート７６がインナロータ１１０に対して押圧されると、
ワンウェイクラッチ１１６はロックされる。例えば、前
記レバー７６ａをブレーキワイヤ３９で操作できるよう
にすることにより、ブレーキ操作時にドライブシャフト
６の回転がインナロータ１１０に伝達され、ステータコ
イル１１１から回生電流を取り出すことができる。この
電流によって前記バッテリ４を充電することができる。

【００２１】ケース本体７０の、車体後方寄りにはモー
タユニット２５を制御するためのドライバ用のＦＥＴや
コンデンサを含むコントローラ１００が設けられてお
り、このＦＥＴを通じてステータコイル１１２に給電さ
れる。コントローラ１００は、踏力検出器としてのポテ
ンショメータ８２で検出された踏力に応じてモータユニ
ット２５を動作させ、補助力を発生させる。なお、コン
トローラ１００を収容するためケース本体７０に小室を
形成したので、ケース後方の強度が増し、モータユニッ
ト２５やパイプアーム３２を十分な強度で支持すること
ができる。

【００２２】上記構成のフロントドライブユニット１で
は、クランク１１を介してクランク軸１０１に踏力が加
わると、クランク軸１０１が回転する。クランク軸１０
１の回転はワンウェイクラッチ７８を介して支持プレー
ト１０２に伝達され、遊星ギヤ７７の軸７７ａを太陽ギ
ヤ７３ａの回りに回転させ、遊星ギヤ７７を介して太陽
ギヤ７３ａは回転させられる。この太陽ギヤ７３ａが回
転することによってスリーブ７３に固着されているベベ
ルギヤ７４が回転する。そうすると、小ベベルギヤ７４
を介してドライブシャフト６が回転され、後で詳述する
リヤドライブユニット１４を介して後輪ＷＲが回転す
る。

【００２３】後輪ＷＲに負荷が加わると、その大きさに
応じて前記踏力検知用リング７９が回動し、その回動量
はポテンショメータ８２で検出される。ポテンショメー
タ８２の出力つまり負荷に対応した出力が予定値より大
きいときはその負荷の大きさに応じてモータユニット２
５が付勢され補助力が発生される。補助力は、ドライブ
シャフト６上で、クランク軸１０１で発生された人力に
よる駆動トルクと合成される。

【００２４】走行時、車両を減速させるためブレーキを
かけると、ブレーキワイヤ３９によりレバー７６ａが操
作されてプレッシャプレート７６ｃがクラッチプレート
７６ｂをインナロータ１１０側へ押圧される。そうする
と、クラッチプレート７６ｂを介してインナロータ１１
０とドライブシャフト６とが結合し、ドライブシャフト
６の回転はインナロータ１１０に伝達される。すなわ
ち、制動中はドライブシャフト６によってインナロータ
１１０が回転され、それによりステータコイル１１１に
は起電力が生じ、回生発電が行われる。発電により生じ
た電流はコントローラ１００を通じてバッテリ４に供給
され、バッテリ４が充電される。

【００２５】次に、前記リヤドライブユニット１４を詳
細に説明する。図４はリヤドライブユニット１４の断面
図である。同図において、段付きのパイプ３４の両端は
それぞれ複数のキー溝を有するスプライン軸になってい
て、小径側のスプライン軸にはベベルギヤ３５のスプラ
イン孔が嵌合され、大径側のスプライン軸には後輪ハブ
３６の中心に形成されたスプライン孔が嵌合されてい
る。パイプ３４の外周には軸受３７，３８の内輪が嵌合
され、軸受３７，３８の外輪はハウジング４０に内接す
るよう設けられている。

【００２６】ハウジング４０の一端にはキャップ４１が
嵌合され、後輪ハブ３６の中心部にはワッシャ４２が設
けられる。パイプ３４の中心にはシャフト４３が通さ
れ、その両端はキャップ４１およびワッシャ４２の中心
を貫通して車両の左右両端方向に突出している。シャフ
ト４３の両端にはナット４４，４５が螺着され、これに
よってパイプ３４の軸方向におけるベベルギヤ３５，後
輪ハブ３６，軸受３７，３８の各位置が規定される。シ
ャフト４３およびパイプ３４間にはニードル軸受４６が
嵌合されている。

【００２７】ハウジング４０には、前記パイプ３４と直
交する位置に孔が設けられ、この孔には軸受４７が嵌合
される。そして、この軸受４７には前記ベベルギヤ３５
と噛み合う駆動側のベベルギヤ４８のハブが支持されて
いて、ベベルギヤ４８はドライブシャフト６に結合され
ている。パイプアーム３２はハウジング４０に固定され
る。

【００２８】後輪ハブ３６の中心部には環状の溝５０が
形成されており、この溝５０に沿ってブレーキシュー５
１が設けられている。ブレーキシュー５１は軸５２およ
び軸５３によってハウジング４０に支持されており、こ
のうち軸５１はハウジング４０を貫通して外部に突出し
た端部を有している。軸５２の突出端にはセレーション
が形成され、このセレーションにはブレーキアーム５４
が係合している。ブレーキアーム５４にはブレーキケー
ブル３９の端部が結合されており、ブレーキ操作によっ
て軸５２が回動したときにブレーキシュー５１が後輪ハ
ブ３６に押圧されて制動がかかるよう構成されている。

【００２９】上記リアドライブユニット１４では、ドラ
イブシャフト６の回転はベベルギヤ４８，３５を介して
パイプ３４に伝達され、このパイプ３４に嵌合されてい
る後輪ハブ３６が回転される。

【００３０】前記キャップ４１およびワッシャ４２は前
記シートステー２４（図１参照）の端部に結合される
か、シートステー２４と一体をなすものとすることがで
きる。シートステー２４を左右一対設けるのに限らず、
車両右側つまり後部ハブ３６側は省略して、車両左側つ
まりキャップ４１側のみとしてもよい。

【００３１】なお、モータユニット２５は上述のものに
限らない。図５はモータユニット２５の変形例に係る断
面図であり、図２と同符号は同一または同等部分を示
す。この変形例では、モータユニット２５を、２個１組
のモータから構成している。図５において、インナロー
タ１１０はドライブシャフト６の長さ方向に沿って設け
られた２個の磁極１１２ａ，１１２ｂを備えている。こ
れらの磁極１１２ａ，１１２ｂにそれぞれ対応してその
外周にステータコイル１１１ａ，１１１ｂを配置してい
る。モータは２個であっても、回転検出用の磁石リング
１１３は共通的に１つだけ設ければ良い。このように、
モータユニット２５を２個１組のモータから構成するこ
とにより、個々のモータのサイズつまり外径を小さくす
ることができる。

【００３２】上記実施形態では、モータユニット２５を
電動補助ユニットのケース内に組み込んだが、ドライブ
シャフト６と同軸であり、かつドライブシャフト６を覆
う部材（ドライブシャフトカバー部材）内に収容されて
いれば、設置位置は変更し得る。例えば、前記リヤドラ
イブユニット１４に近接した位置に配置しても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、請求項
１〜請求項３の発明によれば、ドライブシャフトと同軸
にモータを配置して高強度化されたドライブシャフトカ
バー部材によって後輪を片持ち支持できる。したがっ
て、当該電動補助自転車の軽量化を図ることができ、実
用性の向上とともに外観の軽快感を向上させることがで
きる。

【００３４】請求項２の発明によれば、モータの小径化
が図られる。請求項３の発明によれば、ドライブシャフ
トカバー内にモータをコンパクトに収容可能であり、か
つ高トルクの補助力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る電動補助自転車の
側面図である。

【図２】 電動補助ユニットの要部断面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ位置での断面図である。

【図４】 後輪の片持ち支持構造を示すリヤドライブユ
ニットの断面図である。

【図５】 ブラシレスモータの変形例に係る断面図であ
る。

【符号の説明】

１…フロントドライブユニット、 ４…バッテリ、 ６
…ドライブシャフト、１３…駆動歯車装置、 １４…リ
ヤドライブユニット、 ２５…モータユニット、 ２９
…電源スイッチ部、 ３２…パイプアーム、 ３６…後
輪ハブ、 ３９…ブレーキワイヤ、 ９１ａ，９２ａ…
ハンガー部、 １００…コントローラ、１０１…ペダル
クランク軸、 １０２…遊星ギヤ支持プレート、 １１
０…インナロータ、 １１１…ステータコイル

フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 政志 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 鳥山 正雪 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 矢萩 邦夫 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 坂上 幸司 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 踏力を伝達するペダルクランク軸を含む
   人力駆動部と該人力駆動部に合成される補助力を発生さ
   せるモータを含むモータ駆動部とを有する電動補助自転
   車において、 前記人力駆動部の出力を後輪に伝達するドライブシャフ
   トと、 前記ドライブシャフトの長手方向に沿って設けられ、前
   記後輪の一側面側に延長されたドライブシャフトカバー
   部材とを具備し、 前記モータを前記ドライブシャフトに同軸に配置すると
   ともに、 前記後輪が、前記ドライブシャフトカバー部材が延長さ
   れた一側面側で片持ち支持されたことを特徴とする電動
   補助自転車。
2. 【請求項２】 前記モータが、前記ドライブシャフトの
   長手方向に沿って複数個配列されたことを特徴とする請
   求項１記載の電動補助自転車。
3. 【請求項３】 前記モータが、ブラシレスモータであ
   り、インナロータが前記ドライブシャフトと同軸に設け
   られていることを特徴とする請求項１または２記載の電
   動補助自転車。