JP2002120787A - 自転車用電動ユニットおよび電動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡単に後付けで取り付けて簡易モーター
バイクとして利用できる自転車用電動ユニットおよび電
動自転車の提供。 【解決手段】取付けが自在な直流電動機１２と、該直流
電動機１２の突出回転軸に固着されるチェーン小歯車２
３と、車輪の外方対向面にその車軸と同心円の配置関係
で固定されるチェーン大歯車２６と、チェーン小歯車２
３とチェーン大歯車２６との間に架け渡されるチェーン
３０と、スポークの内側に位置するハブ体側への導入を
自在に分割されてなる圧接板３８と、スポークを介して
圧接板３８と介装板３２とチェーン大歯車２６とを一体
化させるべく同じくスポークの内側に位置するハブ体側
への導入を自在に分割されてなる固定片４３と、該固定
片４３を最奥に位置させてスポークに対し圧接板３８と
チェーン大歯車２６とを一体的に固定する止着材４７と
で、自転車本体への取付けを自在に構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車を容易に簡
易モーターバイクに転用できる自転車用電動ユニットお
よび電動自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動アシスト自転車は、勾配のある道路
などでも比較的楽に走行できることから、主に踏力が弱
った人々の間で買い物用や各種用途のための乗り物とし
て広く利用されている。

【０００３】一方、自転車に駆動源としての直流電動機
を取り付けて自動走行できるようにした電動自転車は、
排気ガスを撒き散らさずに環境に優しいこともあって、
例えば工場内などの構内用乗り物として利用されてい
る。また、操作が簡単であることから、河川敷きなどの
一般道路以外のアウトドア用の簡易モーターバイクなど
としても利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電動自転
車は、直流電動機やバッテリなどのような自動走行に必
要な各種の駆動制御用部品を新品の自転車に先付けで取
り付けて提供されることから、全体価格が高くなってし
まうという不都合があった。

【０００５】本発明は、従来からある電動自転車にみら
れた上記課題に鑑み、前記駆動制御用部品を既に使用し
ている自転車に比較的簡単で、かつ、安価に後付けで取
り付けて簡易モーターバイクとして利用できる自転車用
電動ユニットおよび電動自転車を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
しようとしてなされたものであり、そのうち、第１の発
明の構成上の特徴は、取付け片を介して自転車本体への
取付けを自在に形成された直流電動機と、該直流電動機
の突出回転軸に固着されるチェーン小歯車と、自転車本
体の車輪の外方対向面にその車軸と同心円の配置関係で
固定されるチェーン大歯車と、これらチェーン小歯車と
チェーン大歯車との間に架け渡されるチェーンと、前記
車輪が備えるスポークの内側に位置するハブ体側への導
入を自在に分割されてなる圧接板と、前記スポークを介
して前記圧接板と前記介装板と前記チェーン大歯車とを
一体化させるべく同じくスポークの内側に位置するハブ
体側への導入を自在に分割されてなる固定片と、該固定
片を最奥に位置させて前記スポークに対し前記圧接板と
前記チェーン大歯車とを一体的に固定する止着材とで少
なくとも構成したことにある。

【０００７】この場合、前記圧接板と前記固定片とは、
相互の当接部位が一致するように３分割して形成するの
が好ましい。また、請求項１または請求項２に記載の自
転車用電動ユニットには、前記チェーン大歯車と前記車
輪との間に前記チェーンを配置する空隙を確保すべく介
在配置される介装板を具備させることもできる。しか
も、該介装板は、その固定時に前記チェーン大歯車と密
着させるべく前記スポークとの対面側に該スポークの傾
斜を吸収する斜面を設けて形成するのが好ましい。

【０００８】一方、第２の発明は、第１の発明に係る上
記自転車用電動ユニットを自転車本体の車輪側に取り付
けるとともに、自転車のハンドルのグリップ側に配設さ
れた入力操作部からの入力信号との関係で定まる可変電
圧の前記直流電動機への印加が自在なバッテリを少なく
とも具備させたことにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のうち、第１の発
明に係る自転車用電動ユニットの構成例を示す分解斜視
図であり、図２は、一部を省略して個々の構成を示す同
側面図である。

【００１０】これらの図によれば、自転車用電動ユニッ
ト１１の全体は、少なくとも直流電動機１２とチェーン
小歯車２３とチェーン大歯車２６とチェーン３０と介装
板３２と圧接板３８と固定片４３と止着材４７とで構成
されている。なお、介装板３２は、必要により自転車用
電動ユニット１１の構成部材に含めないこともできる。

【００１１】このうち、直流電動機１２は、図３に示す
ように回転子１４の回転軸に設けた原動歯車１５と、該
原動歯車１５と噛合して回転数を減じて従動される減速
歯車１６とを適宜の駆動制御回路とともにカバー１７内
に配置し、減速歯車１６に直結させた突出回転軸１８を
設けてなるブラシレスモータ１３を好適に用いることが
できる。しかし、必要によりブラシレスモータ以外の適
宜構造の直流電動機を用いることもできる。

【００１２】また、直流電動機１２は、その取付け位置
が例えば図５〜図７に示すように自転車本体１１２の後
輪１１８側であれば、図１と図４とに示されているよう
に、直流電動機１２のカバー１７に固着させた取付け片
１９を該取付け片１９の適宜位置に穿設された車軸通孔
２０ａからなる車軸側取付け部２０と、取付け片１９の
対応部位を折り返して設けたステー保持部２１ａと螺着
用のねじ挿通孔２１ｂとからなるチェーンステー側取付
け部２１とを介して自転車本体１１８側に取り付けるこ
とができるようになっている。なお、直流電動機１２の
取付け位置が図５における自転車本体１１２の前輪１１
９側であれば、取付け片１９は、前輪１２８の車軸１２
９と前フォーク１３４とに取り付けることができるよう
に、図示しない車軸側取付け部と前フォーク側取付け部
とを備えて形成されることになる。

【００１３】チェーン小歯車２３は、通孔２４を介して
直流電動機１２の突出回転軸１８を挿通し、該突出回転
軸１８に図３と図４とに示すように一体的に固着して配
設されるものであり、チェーン大歯車２６の歯部２８の
数より少ない適宜の数の歯部２５をその外周に備えて形
成されている。

【００１４】外周に歯部２８を備えるチェーン大歯車２
５は、自転車本体１１２の車輪１１７の外方対向面、そ
の取付け位置が例えば図５〜図７に示すように自転車本
体１１２の後輪１１８側であれば、該後輪１１８の車軸
１１９と同心円となった位置関係のもとで後輪１１８の
外方対向面に配置される。

【００１５】しかも、チェーン大歯車２５は、図７に示
すように自転車本体１１２の後輪１１８が備える小歯車
１２５の外径よりも大径な内径が付与された円孔２７を
その中心位置に有し、かつ、その側面の周方向に適宜の
数の通孔２９を備えて形成されている。なお、チェーン
大歯車２５の円孔２７は、その取付け位置が自転車本体
１１２の前輪１２８であれば、前ハブ体１３０のフラン
ジ部１３１の外径よりも大径な内径を付与して形成する
ことができる。

【００１６】チェーン３０は、チェーン小歯車２３の歯
部２５とチェーン大歯車２６の歯部２８とを介して無端
状に架け渡されるものであり、これにより直流電動機１
２により生成された回転駆動力がチェーン大歯車２６の
側に伝達できることになる。

【００１７】介装板３２は、必要に応じて用いられるも
のであり、特に、図５〜図７に示すように自転車本体１
１２の後輪１１８側に取り付ける際に、チェーン大歯車
２６と後輪１１８との間にチェーン３０を配置する空隙
を確保するために必要になる。

【００１８】また、介装板３２は、チェーン大歯車２５
と対面させた際に、該チェーン大歯車２５が備える円孔
２７と通孔２９とのそれぞれの対応部位に略同径となっ
た円孔３３と通孔３４とが穿設されている。

【００１９】しかも、介装板３２は、その肉厚を同厚に
して形成することもできるが、後輪１１８のスポーク１
２３や前輪１２８のスポーク１３３が斜行配置されてい
ることを考慮するならば、その固定時にチェーン大歯車
２６ともどもスポーク１２３，１３３の側に密着させる
観点からこれらスポーク１２３，１３３との対面側にそ
の傾斜を吸収するために外周側の肉厚を厚くした斜面３
６をその内側面３５に設けておくのが望ましい。

【００２０】圧接板３８は、後輪１１８が備えるスポー
ク１２３や前輪１２８が備えるスポーク１３３に内側か
ら圧接させるたに用いられるものであり、その全体は後
ハブ体１２０の軸胴部１２２や前ハブ体１３０の軸胴部
１３２側への導入を自在に分割して形成されている。

【００２１】この場合、圧接板３８は、介装板３２と同
等の外径を有し、介装板３２が有する通孔３４との対面
部位に通孔３９を、後ハブ体１２０の軸胴部１２２や前
ハブ体１３０の軸胴部１３２の挿通を許す円孔４０を円
心位置に設けた円形板を例えば図示例のように均等に三
分割するなど、複数の圧接部片４１に分割して形成する
のが望ましい。

【００２２】固定片４３は、スポーク１２３，１３３を
介して圧接板３８とチェーン大歯車２６とを、図８によ
ればスポーク１２３，１３３を介して圧接板３８と介装
板３２とチェーン大歯車２６とを一体化させるべく同じ
くスポーク１２３，１３３の内側に位置する軸胴部１２
２，１３２への導入を自在に分割して形成されている。

【００２３】この場合、固定片４３は、圧接板３８と同
等の外径を有し、圧接板３８が有する通孔３９との対面
部位に通孔４４を設けた円形リング板を例えば図示例の
ように均等に三分割するなど、複数の固定片部４５に分
割して形成するのが望ましい。

【００２４】止着材４７は、固定片４３を最奥に位置さ
せてスポーク１２３，１３３に対し圧接板３８とチェー
ン大歯車２６とを、図示例によれば圧接板３８と介装板
３２とチェーン大歯車２６とをそれぞれの通孔４４，３
９，３４，２９を介して一体的に固定するためのもので
ある。図示例における止着材４７は、ボルト４８とワッ
シャー４９とナット５０とで構成されているが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、例えば少なくとも通
孔４４，３９を螺孔として形成しておき、ボルトにより
緊締螺着する構造を採用するものであってもよい。

【００２５】次に、第１の発明である上記自転車用電動
ユニット１１を取り付けてなる第２の発明としての電動
自転車１１１につき、自転車用電動ユニット１１の取り
付け手順とともに、その作用を説明する。

【００２６】図５は、本発明に係る電動自転車の一例を
示す側面図であり、図６は、同平面図であり、電動自転
車１１１は、自転車用電動ユニット１１を自転車本体１
１２の後輪１１８もしくは前輪１２８のいずれか一方の
車輪１１７に、図示例によれば後輪１１８側に取り付け
て形成されている。

【００２７】この場合、自転車用電動ユニット１１の後
輪１１８側への取り付けは、まず、ハブカップ１３５や
ナット１３６を取り除いて自転車本体１１２のチェーン
ステー１２４やシートステー１２６などを車軸１１９側
から外した後、介装板３２とチェーン大歯車２５とをそ
れぞれの円孔３３，２７を介して介装板３２が内側とな
る配置関係で小歯車１２５と後輪１１８のスポーク１２
３との間へと導入する。

【００２８】このようにして介装板３２とチェーン大歯
車２５とを後輪１１８の外方対向面に配置した後は、そ
れぞれが例えば３分割されている圧接板３８と固定片４
３との１つの圧接片部４１と固定片部４５とを後ハブ体
１２０の軸胴部１２２側に導入し、スポーク１２３を間
に挟んで対面合致するそれぞれの通孔２８，３４，３
９，４４を介してワッシャー４９を介在させたボルト４
８を外側から挿入し、内側からナット５０で仮止めす
る。この一連の作業は、すべての圧接片部４１と固定片
部４５とが仮止めされるまで行われる。

【００２９】チェーン大歯車２５の側に対するすべての
圧接片部４１と固定片部４５との仮止めを終えた後は、
車軸１１９に対し同心円状に位置決めした上でナット５
０を緊締することにより、図８に示すように介装板３２
を介在させたチェーン大歯車２５と圧接板３８と固定片
４３とが止着材４７を介して後輪１１８のスポーク１２
３に固定される。なお、この場合、介装板３２には、ス
ポーク１２３との対面側にその傾斜を吸収する斜面３６
が設けられているならば、チェーン大歯車２６と後輪１
１８との間にチェーン３０を配置するに十分な空隙を確
保できるばかりでなく、その固定時にチェーン大歯車２
６ともどもスポーク１２３の側により確実に密着させる
ことができる。また、前輪１２８側に取り付ける際に
は、介装板３２の介在配置を省略することができる。

【００３０】このようにしてチェーン大歯車２６を後輪
１１８の側に固定させた後は、チェーンステー１２４と
シートステー１２６とを車軸１１９側に再び固定して元
の状態に戻す。

【００３１】しかる後、直流電動機１２は、取付け片１
９が備える車軸側取付け部２０とチェーンステー側取付
け部２１とを介することにより、図７に示すようにチェ
ーン大歯車２６と同一平面にチェーン小歯車２３が配置
される位置関係のもとで自転車本体１１８側に取り付け
られる。

【００３２】自転車本体１１８側に直流電動機１２を取
り付けた後は、チェーン大歯車２６とチェーン小歯車２
３との間にチェーン３０を架け渡して自転車本体１１２
に対する自転車用電動ユニット１１の取り付けを終え
る。

【００３３】しかも、自転車１１２のハンドル１１３の
少なくともいずれか一方のグリップ１１４側には、回転
角を変化させて可変抵抗器が生成する抵抗値を変化させ
るなど、適宜の電圧制御回路を備えてなる入力操作部１
１５が配設されている。

【００３４】さらに、自転車１１２の適宜位置には、自
転車用電動ユニット１１を構成している直流電動機１２
に対し入力操作部１１５からの入力信号との関係で定ま
る可変電圧の印加と充電とが自在なバッテリ１１６が着
脱自在もしくは固定的となって配設されている。

【００３５】このため、本発明に係る電動自転車１１
は、運転者が入力操作部１１５を操作して直流電動機１
２に対しその時々に応じた最適電圧を印加することによ
り、チェーン３０を介してチェーン大歯車２６から後輪
１１８に対し回転駆動力を伝達することができるので、
簡易モーターバイクとしての自動走行を楽しむことがで
きる。なお、本発明に係る電動自転車１１は、入力操作
部１１５からの出力信号により人力用チェーン１２７を
介した人力による通常の自転車走行ができる機能を付与
しておくこともできる。

【００３６】しかも、本発明に係る自転車用電動ユニッ
ト１１を用いる場合には、既に使用している自転車に対
し比較的簡単に後付けで取り付けることができるので、
新品の自転車を購入する必要をなくした安価な簡易モー
ターバイクとして利用することができる。

【００３７】なお、本発明に係る自転車用電動ユニット
１１は、自転車本体１１２の前輪１２８に対しても後輪
１１８とほぼ同様な手順を踏むことにより取り付けるこ
とができる。また、直流電動機１２には、坂道を下る際
などにバッテリ１１６に充電できる機能を付与すること
もできる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明のうち、第１の
発明に係る自転車用電動ユニットよれば、既に使用して
いる自転車に対し比較的簡単に後付けで取り付けること
ができるので、新品の自転車を購入する必要をなくした
安価な簡易モーターバイクとして利用することができ
る。

【００３９】また、第２の発明に係る電動自転車によれ
ば、運転者が入力操作部を操作することにより、直流電
動機に対しその時々に応じた最適電圧を印加することに
より、車輪に対し回転駆動力を付与することができるの
で、簡単な運転操作で簡易モーターバイクとしての自動
走行を楽しむことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自転車用電動ユニットの一例を示
す分解斜視図。

【図２】同構成図。

【図３】本発明に係る自転車用電動ユニットを構成して
いる直流電動機の一例を示す一部を切り欠いた説明図。

【図４】図３の直流電動機と取付け片との配置関係を例
示する説明図。

【図５】本発明に係る電動自転車の一例を示す側面図。

【図６】同平面図。

【図７】本発明に係る自転車用電動ユニットの後輪への
取付け状態を例示する要部斜視図。

【図８】本発明に係る自転車用電動ユニットの構成部片
についての配置関係を例示する要部斜視図。

【符号の説明】

１１ 自転車用電動ユニット １２ 直流電動機 １３ ブラシレスモータ １４ 回転子 １５ 原動歯車 １６ 減速歯車 １７ カバー １８ 突出回転軸 １９ 取付け片 ２０ 車軸側取付け部 ２０ａ 車軸通孔 ２１ チェーンステー側取付け部 ２１ａ ステー保持部 ２１ｂ ねじ挿通孔 ２３ チェーン小歯車 ２４ 通孔 ２５ 歯部 ２６ チェーン大歯車 ２７ 円孔 ２８ 歯部 ２９ 通孔 ３０ チェーン ３２ 介装板 ３３ 円孔 ３４ 通孔 ３５ 内側面 ３６ 斜面 ３８ 圧接板 ３９ 通孔 ４０ 円孔 ４１ 圧接部片 ４３ 固定片 ４４ 通孔 ４５ 固定片部 ４７ 止着材 ４８ ボルト ４９ ワッシャー ５０ ナット １１ １電動自転車 １１ ２自転車本体 １１ ３ハンドル １１ ４グリップ １１ ５入力操作部 １１６ バッテリ １１７ 車輪 １１８ 後輪 １１９ 車軸 １２０ 後ハブ体 １２１ フランジ部 １２２ 軸胴部 １２３ スポーク １２４ チェーンステー １２５ 小歯車 １２６ シートステー １２７ 人力用チェーン １２８ 前輪 １２９ 車軸 １３０ 前ハブ体 １３１ フランジ部 １３２ 軸胴部 １３３ スポーク １３４ 前フォーク １３５ ハブカップ １３６ ナット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付け片を介して自転車本体への取付け
   を自在に形成された直流電動機と、該直流電動機の突出
   回転軸に固着されるチェーン小歯車と、自転車本体の車
   輪の外方対向面にその車軸と同心円の配置関係で固定さ
   れるチェーン大歯車と、これらチェーン小歯車とチェー
   ン大歯車との間に架け渡されるチェーンと、前記車輪が
   備えるスポークの内側に位置するハブ体側への導入を自
   在に分割されてなる圧接板と、前記スポークを介して前
   記圧接板と前記介装板と前記チェーン大歯車とを一体化
   させるべく同じくスポークの内側に位置するハブ体側へ
   の導入を自在に分割されてなる固定片と、該固定片を最
   奥に位置させて前記スポークに対し前記圧接板と前記チ
   ェーン大歯車とを一体的に固定する止着材とで少なくと
   も構成したことを特徴とする自転車用電動ユニット。
2. 【請求項２】 前記圧接板と前記固定片とは、相互の当
   接部位が一致するように３分割して形成したことを特徴
   とする請求項１に記載の自転車用電動ユニット。
3. 【請求項３】 前記チェーン大歯車と前記車輪との間に
   前記チェーンを配置する空隙を確保すべく介在配置され
   る介装板を備えることを特徴とする請求項１または２に
   記載の自転車用電動ユニット。
4. 【請求項４】 前記介装板は、その固定時に前記チェー
   ン大歯車と密着させるべく前記スポークとの対面側に該
   スポークの傾斜を吸収する斜面を設けて形成したことを
   特徴とする請求項３に記載の自転車用電動ユニット。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の自転車用電動ユニットを自転車本体の車輪側に取り
   付けるとともに、自転車のハンドルのグリップ側に配設
   された入力操作部からの入力信号との関係で定まる可変
   電圧の前記直流電動機への印加が自在なバッテリを少な
   くとも具備させたことを特徴とする電動自転車。