JP2001315682A

JP2001315682A - 電動補助自転車

Info

Publication number: JP2001315682A
Application number: JP2000137739A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Yamauchi; 幸作山内
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モーターの駆動補助力のみで走行する場合
において乗員の足を安定的に載せられる場所を確保す
る。【解決手段】乗員のペダル踏力により回転駆動されるク
ランク軸１０の回転力と、電動モーター１８の駆動補助
力とを同時および各々単独で駆動輪側に伝達可能に構成
された電動補助自転車において、上記クランク軸１０の
回転を固定するクランク回転固定手段Ｑを設けた。これ
により、電動モーター１８の駆動補助力のみで走行する
場合には上記クランク回転固定手段Ｑでクランク軸１０
の回転を固定すれば、ペダルの位置が不動になるので乗
員が足を安定的にペダルに載せて置くことができ、楽な
乗車姿勢を取ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車の車体に電
動モータを搭載し、その駆動補助力で乗員のペダル踏力
をアシストするアシスト走行に加えて、ペダル踏力のみ
での走行や、駆動補助力のみでの走行をも可能にした電
動補助自転車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような電動補助自転車では、ハンド
ルバー等にスロットル手段が設けられ、このスロットル
手段の開度を調節することにより、ペダル踏力の強度と
は無関係に電動モーターの出力を設定できるようになっ
ている。したがって、ペダルを踏まずに電動モーターの
駆動補助力のみで走行することもできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに電動モーターの駆動補助力のみで走行する場合に
は、クランク軸が回転自在であることから、オートバイ
におけるフットレストのように乗員が足を安定的に載せ
て置ける場所がなく、楽な乗車姿勢が取りづらい。

【０００４】本発明は、この問題を解決するためになさ
れたもので、電動モーターの駆動補助力のみで走行する
場合において乗員の足を安定的に載せられる場所を確保
するとともに、電動補助自転車の外観および車体の取り
回し性を良好に保つことのできる電動補助自転車を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電動補助自転車は、請求項１に記載し
たように、乗員のペダル踏力により回転駆動されるクラ
ンク軸の回転力と、電動モーターの駆動補助力とを同時
および各々単独で駆動輪側に伝達可能に構成された電動
補助自転車において、上記クランク軸の回転を固定する
クランク回転固定手段を設けたことを特徴とする。この
構成により、電動モーターの駆動補助力のみで走行する
場合には上記クランク回転固定手段でクランク軸の回転
を固定すれば、ペダルの位置が不動になるので乗員が足
を安定的にペダルに載せて置くことができ、楽な乗車姿
勢を取ることができる。

【０００６】また、本発明に係る電動補助自転車は、請
求項２に記載したように、請求項１の構成において、前
記クランク回転固定手段を、クランク軸の周囲に形成し
た外周歯状噛合部と、この外周歯状噛合部の周囲に密に
嵌合する内周歯状噛合部を有してクランク軸の軸支部に
着脱可能に固定されるクランク軸固定部材とを備えて構
成した。こうすれば、上記外周歯状噛合部と内周歯状噛
合部との噛み合い位置をずらすことでクランク軸の固定
角度、すなわちペダル位置を細かく調整することができ
るため、乗員にとって最適な乗車姿勢を選択することが
できる。

【０００７】さらに、本発明に係る電動補助自転車は、
請求項３に記載したように、請求項２の構成において、
前記クランク回転固定手段のクランク軸固定部材を、ク
ランク軸の軸支部の側方を覆うカバー部材の車幅方向内
側に設けた。このようにした場合、上記カバー部材によ
りクランク回転固定手段が外部に対し隠蔽されるため、
電動補助自転車の外観が良好に保たれる。

【０００８】また、本発明に係る電動補助自転車は、請
求項４に記載したように、請求項１の構成において、前
記クランク軸の回転が前記クランク回転固定手段により
固定されていても車体を後退させられるように、クラン
ク軸のワンウェイクラッチのクラッチ機能を解除するク
ラッチ解除手段を設けた。こうすれば、クランク回転固
定手段によりクランク軸の回転を固定しても車体を後退
させられるので、電動補助自転車の車体の取り回し性を
良好に保つことができる。

【０００９】

【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
電動補助自転車の外観の一例を示す左側面図である。

【００１０】この電動補助自転車１は、例えば金属管を
組み合わせた車体フレーム２を備えており、この車体フ
レーム２の中央下部に電動パワーユニット３が搭載され
ている。車体フレーム２の前頭部には、前輪４を支持す
るフロントフォーク５がハンドルバー６等と共に左右回
動自在に軸支され、車体フレーム２の後部には駆動輪で
ある後輪７が軸支され、車体フレーム２の中央上部にサ
ドル８が設置されている。

【００１１】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って展開
した電動パワーユニット３の断面図である。図１および
図２に示すように、クランク軸１０が電動パワーユニッ
ト３の後部を車幅方向に貫通する形で回転自在に軸支さ
れており、このクランク軸１０の両端部にそれぞれクラ
ンク１１がナット１２で回転一体に固定され、左右のク
ランク１１の先端にそれぞれペダル１３が回転自在に設
けられている。

【００１２】また、クランク軸１０には電動パワーユニ
ット３の右側に位置するドライブスプロケット１５（図
２参照）が軸装され、このドライブスプロケット１５
と、後輪７のハブ（非図示）の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１６（図１
参照）が巻装される。

【００１３】後輪７のハブには、例えば３段式変速機構
（非図示）が設けられており、図３にも示すように、例
えばハンドルバー６の左端側に設けられたシフトグリッ
プ１７を捻ることにより乗員が任意にシフト操作し、第
１速、第２速、第３速のいずれかを選定するようになっ
ている。

【００１４】クランク軸１０は、サドル８に着座した乗
員が両足でペダル１３を踏むことによりＤ方向に回転駆
動され、その際にドライブスプロケット１５がクランク
軸１０と同一方向に回転し、この回転がチェーン１６に
よりドリブンスプロケットに伝達されて後輪７が駆動さ
れる。なお、電動パワーユニット３の上方には、電動パ
ワーユニット３に内蔵された電動モーター１８を作動さ
せるためのバッテリーユニット１９が着脱可能に設置さ
れ、電動パワーユニット３と共にカバー部材２０で被装
されている。

【００１５】図２に示すように、電動パワーユニット３
の外殻をなすケーシング２２は、左側に位置するケース
本体２３と、その右側開口部を液密に閉塞するように取
着されるケースカバー２４とを備えて構成される。な
お、ケース本体２３の周囲に設けられた複数の取付ブラ
ケット２５が車体フレーム２にボルトで締結される。

【００１６】クランク軸１０はケーシング２２の後部に
軸支され、クランク軸１０の右側半分の外周に筒状の合
力スリーブ２７がニードルベアリング２８を介して軸装
されている。そして、クランク軸１０の左端付近がケー
ス本体２３側に嵌合されたベアリング２９に軸支され、
合力スリーブ２７の左右端がそれぞれケース本体２３と
ケースカバー２４に嵌合されたベアリング３０，３１に
軸支される。クランク軸１０と合力スリーブ２７との間
にはラチェット式のワンウェイクラッチ３２が設けら
れ、クランク軸１０のＤ方向への回転のみが合力スリー
ブ２７に伝達されるようになっている。

【００１７】一方、駆動補助力を発生する電動モーター
１８は、ケース本体２３の前部左側に固定され、その主
軸３４が右方に延び、ケーシング２２内でベアリング３
５，３６に軸支された第１ギヤシャフト３７に回転一体
に連結されている。また、第１ギヤシャフト３７の後方
には第２ギヤシャフト３８がベアリング３９，４０に軸
支され、その後方に第３ギヤシャフト４１がベアリング
４２，４３に軸支されている。

【００１８】第１ギヤシャフト３７に回転一体に形成さ
れたプライマリードライブギヤ４５は、第２ギヤシャフ
ト３８に回転一体に設けられたプライマリードリブンギ
ヤ４６に噛み合い、第２ギヤシャフト３８に回転一体に
形成されたセカンダリードライブギヤ４７は、第３ギヤ
シャフト４１にワンウェイクラッチ４８を介して設けら
れたセカンダリードリブンギヤ４９に噛み合う。また、
第３ギヤシャフト４１に回転一体に形成されたファイナ
ルドライブギヤ５０は、合力スリーブ２７の外周に回転
一体に設けられたファイナルドリブンギヤ５１に噛み合
う。そして、合力スリーブ２７の右端にドライブスプロ
ケット１５が回転一体に固定される。

【００１９】ところで、クランク軸１０の左端付近には
特許請求の範囲の請求項１に記載したクランク回転固定
手段Ｑが設けられている。このクランク回転固定手段Ｑ
はクランク軸１０の回転を固定するためのものであり、
後に述べるようにペダル踏力に頼らずに電動モーター１
８の駆動補助力のみで走行する場合に機能させるもので
ある。

【００２０】クランク回転固定手段Ｑは、図４にも示す
ように、クランク軸１０の周囲に形成されたスプライン
状の外周歯状噛合部５４と、この外周歯状噛合部５４の
周囲に遊び無く密に嵌合する内周歯状噛合部５５を有す
る略長方形板状のクランク軸固定部材５６とを備えて構
成されている。

【００２１】クランク軸固定部材５６は、例えばその四
隅にボルト挿通孔５７が形成されており、そのうちの２
つのボルト挿通孔５７にそれぞれ固定ボルト５８が挿通
され、これら２本の固定ボルト５８が、例えばケース本
体２３の左側面のクランク軸１０が突出する部分の近傍
に形成された締結ボス５９に着脱可能に締結固定され
る。

【００２２】このようにクランク軸固定部材５６をクラ
ンク軸１０の軸支部に固定することにより、クランク軸
１０の回転を固定することができる。そして、クランク
軸１０の固定角度は外周歯状噛合部５４と内周歯状噛合
部５５の噛み合い位置をずらすことにより細かく調整す
ることができる。

【００２３】なお、図４に示すように、外周歯状噛合部
５４と内周歯状噛合部５５の山と谷の数は奇数（この例
では１９組）とされており、ほぼ長方形をなすクランク
軸固定部材５６の長手方向に延びる中心線Ｘが、内周歯
状噛合部５５の対向する山５５ａと谷５５ｂに合致する
ようにされ、この中心線Ｘとクランク軸１０の軸心を挟
んで４つのボルト挿通孔５７が対称に形成されている。
こうすれば、クランク軸固定部材５６を１８０゜反転す
ることにより、山と谷の数の倍、即ちここでは３８通り
のクランク軸固定角度を設定できる。

【００２４】また、図２に示すように、クランク軸固定
部材５６は電動パワーユニット３を覆うカバー部材２０
により被装されるため、外部に対し隠蔽されて電動補助
自転車１の外観を損なうことがない。

【００２５】一方、図３に示すように、ハンドルバー６
の右端側にはスロットルグリップ６１が設けられ、これ
を乗員が捻ることにより、その捻り量に比例して電動モ
ーター１８の出力が上昇するように制御されている。な
お、このスロットルグリップ６１の側にはフロントブレ
ーキレバー６２が設けられ、シフトグリップ１７の側に
はリヤブレーキレバー６３が設けられている。また、ハ
ンドルバー６の中央部にはメインスイッチ６４やバッテ
リー残量計６５等が設けられている。

【００２６】この電動補助自転車１（電動パワーユニッ
ト３）において、スロットルグリップ６１が捻られて電
動モーター１８が作動すると、電動モーター１８の主軸
３４と第１ギヤシャフト３７とプライマリードライブギ
ヤ４５がＡ方向に回転し、第２ギヤシャフト３８とプラ
イマリードリブンギヤ４６とセカンダリードライブギヤ
４７がＢ方向に回転し、第３ギヤシャフト４１とセカン
ダリードリブンギヤ４９とファイナルドライブギヤ５０
がＣ方向に回転し、ファイナルドリブンギヤ５１と合力
スリーブ２７がＤ方向に回転する。このように、電動モ
ーター１８から出力される駆動補助力は複数のギヤによ
り３段階に減速されてトルクアップされてから合力スリ
ーブ２７に伝達される。

【００２７】また、乗員がペダル１３を漕いでクランク
軸１０をＤ方向に回転させると、その回転がワンウェイ
クラッチ３２を経て合力スリーブ２７に伝達される。従
って、合力スリーブ２７とドライブスプロケット１５
は、乗員のペダル踏力と電動モーター１８の駆動補助力
を両方受けてＤ方向に回転し、その回転力がチェーン１
６を経て後輪７に伝達され、電動補助自転車１が前進す
る。このように、電動モーター１８の駆動補助力が乗員
のペダル踏力と共に後輪７に伝達され、駆動補助力によ
りペダル踏力がアシストされるため、乗員の負担が軽減
されて走行が容易になる。

【００２８】なお、ワンウェイクラッチ３２はクランク
軸１０のＤ方向への回転のみを合力スリーブ２７に伝達
するため、乗員がペダル１３を逆方向に漕いでクランク
軸１０を反Ｄ方向へ回転させた場合には、ワンウェイク
ラッチ３２のクラッチ機能によりクランク軸１０の回転
が合力スリーブ２７に対して遮断され、クランク軸１０
が合力スリーブ２７の中で空転する。

【００２９】一方、ワンウェイクラッチ４８は、セカン
ダリードリブンギヤ４９のＣ方向への回転のみを第３ギ
ヤシャフト４１に伝達するように構成されており、例え
ばセカンダリードリブンギヤ４９の停止時に第３ギヤシ
ャフト４１がＣ方向に回転しても、その回転はセカンダ
リードリブンギヤ４９に対して遮断される。このため、
例えば電動モーター１８の停止時に乗員がペダル１３を
漕いでクランク軸１０と合力スリーブ２７をＤ方向に回
転させ、第３ギヤシャフト４１をＣ方向に回転させたと
しても、その回転力はワンウェイクラッチ４８に遮断さ
れて電動モーター１８に伝達されることはなく、電動モ
ーター１８が逆駆動されないのでペダル踏力が軽く保た
れ、ペダル踏力のみで電動補助自転車１を一般の自転車
と同様に軽快に走らせることができる。

【００３０】また、ペダル踏力を加えなくても、ハンド
ルバー６のスロットルグリップ６１を捻って電動モータ
ー１８の出力を任意に調整し、駆動補助力のみで走行す
ることもできる。この場合には、前述のクランク回転固
定手段Ｑを機能させてクランク軸１０の回転を固定して
おけば、ペダル１３の位置が不動になるので乗員が足を
安定的にペダル１３に載せて置くことができ、楽な乗車
姿勢を取ることができる。

【００３１】この時のペダル１３の位置は、外周歯状噛
合部５４と内周歯状噛合部５５の噛み合い位置をずらす
ことと、クランク１１の長さを選択することにより、き
め細かく調整できる。このため、乗員の体格や好みに応
じて最適な乗車姿勢を選択することができる。また、左
右のクランク１１の位置を同位相にすることにより、乗
員が両足を揃えてペダル１３の上に載せることができ、
一層楽な乗車姿勢が得られる。

【００３２】ところで、前述のようにクランク軸１０の
回転を固定した場合、ワンウェイクラッチ３２のクラッ
チ機能により後輪７の後転がロックされるため、車体を
後退させることができなくなる。そこで、図５（ａ），
（ｂ）に示すように、クランク軸１０のワンウェイクラ
ッチ３２の部分には特許請求の範囲の請求項４に記載し
たクラッチ解除手段Ｒが設けられている（図２中には非
図示）。このクラッチ解除手段Ｒはワンウェイクラッチ
３２のクラッチ機能を解除して車体の後退を可能にする
ものであり、以下のように構成されている。

【００３３】まず、クランク軸１０にはクラッチ解除ス
リーブ６８が相対回転自在かつ軸方向に相対摺動自在に
設けられている。このクラッチ解除スリーブ６８はベア
リング２９と合力スリーブ２７との間に位置しており、
ワンウェイクラッチ３２側に開口する略カップ状に形成
され、その周囲に環状溝６９が形成されている。

【００３４】クラッチ解除スリーブ６８がその軸方向へ
の摺動ストロークＷの左端にある時（図５（ａ）の下半
分の状態）はクラッチ作動位置６８ａとされ、クラッチ
解除スリーブ６８はワンウェイクラッチ３２に対して無
干渉であるが、クラッチ解除スリーブ６８が摺動ストロ
ークＷの軸方向右端にある時（図５（ａ）の上半分の状
態）はクラッチ解除位置６８ｂとされ、ワンウェイクラ
ッチ３２に組み込まれている複数のラチェット３２ａの
左端が全てクラッチ解除スリーブ６８のカップ形状の中
に保持される。このため、ラチェット３２ａが遠心方向
に起き上がれなくなり、各ラチェット３２ａが合力スリ
ーブ２７内周の爪形状に係合しないのでワンウェイクラ
ッチ３２のクラッチ機能がキャンセルされる。

【００３５】一方、ケース本体２３側には、図５（ｂ）
にも示すように、クラッチ解除スリーブ６８に対応する
位置に位置決めボルト７１と固定ボルト７２が前後に並
ぶようにシールプレート７３を介して螺合されている。
これら２本のボルト７１，７２は左右にオフセットに配
置され、そのオフセット幅がクラッチ解除スリーブ６８
の摺動ストロークＷと同じに設定されている。また、位
置決めボルト７１にはクラッチ解除スリーブ６８の環状
溝６９にスムーズに係合する突起７４が形成され、ケー
ス本体２３には２本の位置決めボルト７１の間に位置す
るように車幅方向に延びる長孔７５が形成されている。
シールプレート７３は長孔７５を液密に閉塞する板であ
る。

【００３６】クラッチ解除スリーブ６８をクラッチ作動
位置６８ａに位置させる時は、一旦シールプレート７３
を取り外し、長孔７５にドライバー等の棒状工具を挿入
してクラッチ解除スリーブ６８を車幅方向左側にスライ
ドさせ、シールプレート７３を装着して位置決めボルト
７１を車幅方向左側のネジ孔に締め込み、固定ボルト７
２を車幅方向右側のネジ孔に締め込む。位置決めボルト
７１の突起７４がクラッチ解除スリーブ６８の環状溝６
９に係合することにより、クラッチ解除スリーブ６８は
軸方向への移動を規制されてクラッチ作動位置６８ａに
保たれ、ワンウェイクラッチ３２に干渉しないのでワン
ウェイクラッチ３２は通常通りに機能する。

【００３７】反対に、クラッチ解除スリーブ６８をクラ
ッチ解除位置６８ｂに位置させる時には、クラッチ解除
スリーブ６８を車幅方向右側にスライドさせ、位置決め
ボルト７１を車幅方向右側のネジ孔に締め込み、固定ボ
ルト７２を車幅方向左側のネジ孔に締め込む。これによ
り、クラッチ解除スリーブ６８がクラッチ解除位置６８
ｂに保たれ、ワンウェイクラッチ３２の各ラチェット３
２ａがクラッチ解除スリーブ６８のカップ形状内に保持
されるのでワンウェイクラッチ３２のクラッチ機能が解
除される。

【００３８】このため、クランク回転固定手段Ｑにより
クランク軸１０の回転が固定されていても車体を後退さ
せることができ、電動補助自転車１の車体取り回し性が
良好になる。なお、クラッチ解除手段Ｒの構成は上記内
容に限らず、ワンウェイクラッチ３２のクラッチ機能を
解除できれば他の構成であってもよい。また、上記構成
ではクラッチ解除スリーブ６８のスライドや固定に工具
が必要であるが、工具を用いずにワンタッチで操作でき
るようにしてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電動
補助自転車は、乗員のペダル踏力により回転駆動される
クランク軸の回転力と、電動モーターの駆動補助力とを
同時および各々単独で駆動輪側に伝達可能に構成された
電動補助自転車において、上記クランク軸の回転を固定
するクランク回転固定手段を設けたことを特徴とするた
め、電動モーターの駆動補助力のみで走行する場合にお
いて乗員の足を安定的に載せられる場所を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動補助自転車の外観の一例を示
す左側面図。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って展開した電動パワ
ーユニットの断面図。

【図３】ハンドルバー付近を後方から見た図。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ矢視図。

【図５】（ａ）はクラッチ解除手段の一例を示す断面
図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ矢視図。

【符号の説明】

１電動補助自転車７駆動輪である後輪１０クランク軸１８電動モーター２０カバー部材３２ワンウェイクラッチ５４外周歯状噛合部５５内周歯状噛合部５６クランク軸固定部材Ｒクラッチ解除手段Ｑクランク回転固定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乗員のペダル踏力により回転駆動される
クランク軸の回転力と、電動モーターの駆動補助力とを
同時および各々単独で駆動輪側に伝達可能に構成された
電動補助自転車において、上記クランク軸の回転を固定
するクランク回転固定手段を設けたことを特徴とする電
動補助自転車。
【請求項２】前記クランク回転固定手段を、クランク
軸の周囲に形成した外周歯状噛合部と、この外周歯状噛
合部の周囲に密に嵌合する内周歯状噛合部を有してクラ
ンク軸の軸支部に着脱可能に固定されるクランク軸固定
部材とを備えて構成した請求項１に記載の電動補助自転
車。
【請求項３】前記クランク回転固定手段のクランク軸
固定部材を、クランク軸の軸支部の側方を覆うカバー部
材の車幅方向内側に設けた請求項２に記載の電動補助自
転車。
【請求項４】前記クランク軸の回転が前記クランク回
転固定手段により固定されていても車体を後退させられ
るように、クランク軸のワンウェイクラッチのクラッチ
機能を解除するクラッチ解除手段を設けた請求項１記載
の電動補助自転車。