JP2002193180A - 電動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体の小型化を図るとともにバッテリケース
の着脱性を向上させながら、バッテリーの容量を増大さ
せる。 【解決手段】 バッテリケース１０を車幅方向の寸法が
シートチューブ幅より大きくなるように形成してその長
手方向が車載状態で上下方向を指向するようにシートチ
ューブ２ｃと後輪８との間に配置する。左右一対のシー
トステー２ｅの前部間隔を、バッテリケース１０の車幅
方向寸法より大きくなるように形成し、かつバッテリケ
ース１０より前方で前端を車幅方向内側へ屈曲させてシ
ートチューブ２ｃに結合させ、バッテリケース１０を左
右シートステー２ｅの間を通して上下方向に着脱自在と
する。バッテリケース１０に雌コネクタ１０ａを設け、
フレーム２側に、バッテリケース１０の装着操作により
前記雌コネクタ１０ａに接続し、かつバッテリケース１
０の取外し操作により雌コネクタ１０ａから離間する雄
コネクタ７２ａ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、補助動力としてモ
ータを使用する電動自転車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、補助動力としてモータを使用する
電動自転車としては、例えば、実開昭５６−６０６９８
号公報に開示されたものがある。この公報に示された電
動自転車は、ダウンチューブの下方であってかつクラン
ク軸の後方にモータおよび電動装置が配置され、このモ
ータに給電するバッテリがシートチューブと後輪との間
に配置されていた。なお、シートチューブの上端部から
後方へ延びるシートステーは、バッテリケースの上方を
通されていた。

【０００３】前記バッテリはバッテリケースに収容さ
れ、充電するときにはバッテリケース毎に車体から外し
て行うように構成されていた。バッテリケースを車体か
ら外すには、バッテリケースを、その下端部を支点とし
て上部を車幅方向の一方に傾斜させ、その状態でバッテ
リケース上部を引っ張り下端係合部を外すことによって
行う構造になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
バッテリケースを車幅方向へ傾斜させた状態で車体に対
して着脱させる構成を採ると着脱操作がし難いばかり
か、バッテリの容量が制約されてしまうという問題があ
った。これは、シートチューブと後輪との間に位置する
バッテリ容量を増やすには、バッテリケースを上方へ延
長してその容量を増やさなければならないからである。

【０００５】すなわち、バッテリケースを上方へ延長す
ると、バッテリケースの上方を車体前後方向に横切るシ
ートステーをも上方へずらさなければならず、その分だ
けシートチューブも長くなり、シートチューブ上端に装
着されるサドルを最も低い位置に位置づけたとしてもサ
ドル高さが高くなってしまう。このため、婦人や子供用
の自転車には適用できなくなる。なお、バッテリー容量
を増大させるためには、容量増加により重量が重くなっ
てもバッテリケースを簡単に着脱できるようにしなけれ
ばならない。

【０００６】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、車体の小型化を図るとともにバッテ
リケースの着脱性を向上させながら、バッテリーの容量
を決める上での自由度を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る電動自転車は、モータおよびモータに
給電するバッテリケースを備えた電動自転車において、
前記バッテリケースを車幅方向の寸法がシートチューブ
幅より大きくなるように形成してその長手方向が車載状
態で上下方向を指向するようにシートチューブと後輪と
の間に配置し、後端が後輪軸付近に連結された左右一対
のシートステーの前部間隔を、前記バッテリケースの車
幅方向寸法より大きくなるように形成し、かつ前記バッ
テリケースより前方で前端を車幅方向内側へ屈曲させて
前記シートチューブに結合させることにより、前記バッ
テリケースを左右シートステーの間を通して上下方向に
着脱自在とし、前記バッテリケースに放電用コネクタを
設け、車体フレーム側に、前記バッテリケースの装着操
作により前記放電用コネクタに接続し、かつバッテリケ
ースの取外し操作により放電用コネクタから離間する負
荷側コネクタを設けたものである。

【０００８】本発明によれば、シートステーとバッテリ
ケースとの干渉を避けながら、バッテリケースをシート
チューブの後方で上下方向に長く形成してバッテリ容量
を増大させることができる。また、バッテリケースの着
脱操作によってコネクタが自動で接離する。

【０００９】請求項２に記載した発明に係る電動自転車
は、請求項１に記載した発明に係る電動自転車におい
て、バッテリケースは、車載状態でその上端部が前記シ
ートステーより上方に位置しているものである。この発
明によれば、シートステーより上方の空間を利用してバ
ッテリケースを上下方向に長く形成することができる。

【００１０】請求項３に記載した発明に係る電動自転車
は、請求項１または請求項２記載の電動自転車におい
て、上方に向けて開口する支持部材を車体フレーム側に
固定し、この支持部材内にバッテリケースを着脱自在に
嵌合させる構造とし、前記支持部材の底部に前記負荷側
コネクタを配設したものである。この発明によれば、車
載状態においては常にバッテリケースの重量が支持部材
との係合方向に加えられ、バッテリケースと支持部材と
の係合状態が安定する。また、負荷側コネクタにバッテ
リケースの重量を作用させることができる。

【００１１】請求項４に記載した発明に係る電動自転車
は、請求項１ないし請求項３のうち何れか一つの電動自
転車において、シートチューブの上端にサドルを装着
し、前記サドルは、シートチューブに対してバッテリケ
ース着脱時にバッテリケースの上方空間が開放される位
置まで傾動自在としたものである。この発明によれば、
サドルを傾動させることによりバッテリケースの上方空
間が解放される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図９に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る電動自転車
の側面図、図２は電動自転車の一部を拡大して示す平面
図、図３はパワーユニットおよびモータの側面図、図４
は図３におけるパワーユニットのIV−IV線断面図、図５
は図４における一方向クラッチのV−V線断面図、図６は
図４におけるVI−VI線断面図、図７は一方向クラッチの
一部を拡大して示す斜視図、図８はバッテリケース装着
部分を拡大して示す側面図、図９は電動自転車の動力伝
達経路を示す図である。

【００１３】これらの図において、１は電動自転車、２
はこの電動自転車１のフレームである。このフレーム２
は、前輪３が回転自在に設けられたフロントフォーク４
を操舵自在に支持するヘッドパイプ２ａと、このヘッド
パイプ２ａから後下がりに延びるダウンチューブ２ｂ
と、このダウンチューブ２ｂの後部に中ラグ５を介して
連結されたシートチューブ２ｃと、前記中ラグ５から後
方へ延びるダウンチューブ２ｂの後端にハンガーラグ６
を介して連結された左右一対のチェーンステー２ｄと、
前記シートチューブ２ｃの上部と前記チェーンステー２
ｄの後端部とを連結する左右一対のシートステー２ｅ等
とから構成されている。

【００１４】そして、前記フロントフォーク４の上端部
には操向ハンドル７が装着されている。また、前記チェ
ーンステー２ｄの後端部およびシートステー２ｅの下端
部には、後輪８を回転自在に支持するための後輪ブラケ
ット２ｆが一体的に設けられている。前記シートステー
２ｅの前部の間隔は、後述するバッテリケース１０の車
幅方向寸法より大きくなるように形成されており、バッ
テリケース１０より前方で前端を車幅方向内側へ屈曲さ
せて前記シートチューブ２ｃに結合されている。

【００１５】９はこの電動自転車１の補助動力装置で、
この補助動力装置９は、バッテリケース１０に収納され
たバッテリ１１から給電されると共に後述する制御ユニ
ットによって制御されるモータ１２と、クランク軸１３
を有するパワーユニット１４と、クランク軸１３におけ
る車体右側端部に軸装されたクランクギヤ１５（図
４）、クランク１６およびペダル１７等を備えている。

【００１６】そして、この補助動力装置９は、パワーユ
ニット１４がクランク軸１３を中心として形成され、モ
ータ１２をクランク軸１３より車体前方であってダウン
チューブ２ｂの下方にダウンチューブ２ｂに沿わせて配
置されており、前記中ラグ５およびハンガーラグ６に連
結ブラケット１８，１９を介して連結されている。実施
例では、この補助動力装置９はモータ１２の後述する回
転軸１２ａがダウンチューブ２ｂと平行になるようにフ
レーム２に搭載されている。

【００１７】なお、この補助動力装置９は、車体右側に
位置するクランクギヤ１５がチェーン２０を介して後輪
８のフリーホイール（図示せず）に連結されている。こ
のフリーホイールは、チェーン２０から後輪８へのみ動
力を伝える公知の一方向クラッチによって構成されてい
る。なお、図１においてチェーン２０に沿うように設け
られた符号２０ａで示すものはチェーンカバーである。

【００１８】この補助動力装置９のモータ１２には、ダ
ウンチューブ２ｂに取付けられた制御ユニット２１およ
びメインスイッチ２２が接続されている。この制御ユニ
ット２１は、メインスイッチ２２がＯＮ状態のときであ
ってペダル１７からクランク軸１３に乗員の踏力が加え
られたときのみに、モータ１２を回転させてクランク軸
１３にモータ１２からの動力を伝える構成になってい
る。すなわち、ペダル１７を踏むと、クランク軸１３に
はその踏力に加えてモータ１２からの回転トルクが付与
されることになる。このモータ１２の出力は、ペダル１
７に加えられた踏力に略比例するように、制御ユニット
２１によって制御される。なお、前記踏力は、後述する
パワーユニット１４内の踏力検出機構により検出され
る。

【００１９】そして、この制御ユニット２１およびメイ
ンスイッチ２２の取付け位置は、ダウンチューブ２ｂの
下方であってモータ１２の前方とされている。このた
め、メインスイッチ２２，制御ユニット２１，モータ１
２およびパワーユニット１４は、ダウンチューブ２ｂに
沿って前後に一列に並べられることになる。

【００２０】前記メインスイッチ２２は、キー（図示せ
ず）を差し込んで例えば図１において中立位置から時計
方向に回したときに前記制御ユニット２１とバッテリ１
１とを電気的に接続し、反時計方向に回したときに後述
するバッテリケース用ロック機構を解除する構造になっ
ている。

【００２１】ここで、上述した補助動力装置９の構造を
図３〜図６によってさらに詳細に説明する。補助動力装
置９は、クランク軸１３をパワーユニット１４のケース
２３に回転自在に支持させると共に、このケース２３の
一端部にモータ１２をその軸線方向がクランク軸１３と
直交するように固定し、前記クランク軸１３とモータ１
２の回転軸１２ａとの間に遊星歯車式増速機２４および
遊星ローラ式減速機２５等を介装して形成されている。
また、この補助動力装置９では、クランク軸１３と同軸
上に配置される回転部品は、小型化を図って最低地上高
を確保する目的から全てその外径がクランクギヤ１５よ
り小さくなっている。

【００２２】前記ケース２３は、図４に示すように、ク
ランク軸１３が貫通すると共に遊星歯車式増速機２４を
収容する筒状部およびこの筒状部からクランク軸とは直
交する方向へ延びかつ遊星ローラ式減速機２５を収容す
るモータ取付部が一体成形されたケース本体２３ａと、
前記筒状部の両端の開口部のうち開口径が大きい方の車
体左側開口部に取付ねじ２３ｂによって固定されかつこ
の開口部を塞ぐと共にクランク軸１３の左側端部を軸受
２３ｃによって回転自在に支持する蓋体２３ｄとから形
成されている。本実施例では、蓋体２３ｄの外側に側面
視略円形状のカバー２６が固着されている。

【００２３】そして、ケース本体２３ａにこの補助動力
装置９の主要構成部材（モータ１２、遊星歯車式増速機
２４、遊星ローラ式減速機２５等）が全て取付けられて
いる。このように構成することで各主要構成部材を高精
度に連結させることができると共に、組立て強度を確保
することができる。

【００２４】前記遊星歯車式増速機２４は、遊星歯車２
７がクランク軸１３に一方向クラッチ２８を介して支持
され、太陽歯車２９がクランク軸１３に回転自在に支持
され、外周歯車３０が車幅方向に延びる略筒状に形成さ
れて筒状出力軸３１にリベット止めされている。前記外
周歯車３０の外周部は、遊星歯車２７が噛合する部分よ
り筒状出力軸３１側が細径に形成され、遊星歯車式増速
機２４が無用に大型化しない構造になっている。前記一
方向クラッチ２８は、クランク軸１３が遊星歯車式増速
機２４に対して図３において左回りに回転するときのみ
に、クランク軸１３から動力が遊星歯車式増速機２４に
伝わるように構成されている。

【００２５】この一方向クラッチ２８は図５および図７
に示すように、クランク軸１３にスプライン嵌合によっ
て固定された略円環状の内輪３２と、この内輪３２を収
容する中空部が形成されかつ内周部に断面略鋸歯状の係
合歯３３が全周にわたって形成された外輪３４と、内輪
３２と外輪３４との間に介装された爪片３５と、この爪
片３５を前記係合歯３３に係合するように付勢するばね
３６とから形成されている。また、前記外輪３４には前
記遊星歯車２７を回転自在に支持する支軸２７ａが立設
されている。

【００２６】前記内輪３２は、外周部に径方向外側へ突
出しかつ周方向へ延びる摺接突部としての突起３７が周
方向に間隔をおいて４箇所に形成されると共に、これら
の突起３７の間となる部分に、内輪３２の外周面を断面
円弧状に凹ませてなる爪片支承用凹部３８が形成されて
いる。また、前記各突起３７の突出側端面３７ａは、内
輪３２の軸心を中心とする円弧面になっており、内輪３
２を外輪３４の中空部に装填した状態で全ての突起３７
の突出側端面３７ａが係合歯３３の頂部に摺接するよう
に構成されている。さらに、この突起３７には、ばね３
６を挿入するための凹溝３９が周方向に沿って形成され
ている。

【００２７】前記爪片３５は、前記内輪３２の凹部３８
に摺動自在に嵌合する断面円弧状の凸曲面が形成された
基部３５ａと、この基部３５ａから動力伝達時の内輪３
２の回転方向（図５においては左回り）前側へ延出され
て延出端が係合歯３３に係合する係合部３５ｂとから形
成されている。なお、係合歯３３は、頂部に対して動力
伝達時の内輪３２の回転方向前側が比較的緩やかに傾斜
され、反対側が急峻に傾斜されている。そして、この爪
片３５には、ばね３６が挿入される切欠き３５ｃが延出
端から基部３５ａへ向けて形成されている。この切欠き
３５ｃの底面は平坦に形成され、図５に示すように係合
部３５ｂの延出方向に対して傾斜されている。

【００２８】この底面の傾斜角度は、基部３５ａを凹部
３８に嵌合させると共に係合部３５ｂを係合歯３３に係
合させた図５に示す状態において、底面における動力伝
達時の内輪３２の回転方向後側端部が前側端部より径方
向外側へ突出するように設定されている。そして、この
底面の突出端部に前記ばね３６が接触している。このば
ね３６は、一部が切断された環状に形成され、径を拡げ
るようにして内輪３２に弾装されている。すなわち、前
記切欠き３５ｃの底面におけるばね３６に接触している
端部が内輪３２の径方向中心側へ押され、爪片３５は基
部３５ａを中心にして図５において右回りに付勢され
る。このため、係合部３５ｂが常に係合歯３３に押し付
けられることになる。

【００２９】このように構成された一方向クラッチ２８
では、外輪３４はその係合歯３３の頂部に内輪３２の全
ての突起３７が摺接することによって、内輪３２と同一
軸線上に配置されると共に、内輪３２に鋼球等を使用す
ることなく回転自在に支持されることになる。そして、
クランク軸１３および内輪３２が外輪３４に対して図５
において左回りに回ったときのみに動力（ペダル１７を
踏むことによって生じる踏力）が内輪３２から爪片３５
を介して外輪３４に伝えられることになる。また、クラ
ンク１６を前進時とは反対方向へ回したり、モータ１２
の動力によって外輪３４が内輪３２より速く左回りに回
転するようなときには、この一方向クラッチ２８での動
力伝達は行われなくなる。

【００３０】この遊星歯車式増速機２４では、前記外輪
３４が内輪３２と共に回転する場合、太陽歯車２９がこ
れらの部材に対して回転しないようにすることによっ
て、外周歯車３０が同方向に所定の速比で増速されて回
転する。そして、この外周歯車３０がリベット止めされ
た筒状出力軸３１およびこの筒状出力軸３１の軸端部に
固定されたクランクギヤ１５が回転することによって、
クランク軸１３の動力がチェーン２０およびフリーホイ
ールを介して後輪８に伝えられることになる。なお、筒
状出力軸３１は、図４に示すように、後述する遊星ロー
ラ式減速機２５から動力が伝えられるリングギヤ４０が
前記外周歯車３０と共にリベット止めされ、軸受４１を
介してケース本体２３ａに回転自在に支持されている。
また、この筒状出力軸３１の中空部には、軸受４２を介
してクランク軸１３の車体右側軸端部が回転自在に支持
されている。

【００３１】前記太陽歯車２９の回転を規制するに当た
っては、本実施例では図３中に符号４３で示すストッパ
ーと、４４で示す踏力検出機構が用いられている。スト
ッパー４３は、ケース本体２３ａに螺着されてケース内
側の先端が太陽歯車２９のアーム２９ａの下端面に当接
する構造になっている。また、踏力検出機構４４は、前
記アーム２９ａの突出端にリベット止めされた当て板部
材４５に上方から当接するポテンショメータ装置４６
と、このポテンショメータ装置４６を当て板部材４５側
へ付勢する加圧装置４７とから構成されている。なお、
前記当て板部材４５は、面圧を下げるために前記アーム
２９ａより幅広に形成されている。

【００３２】踏力検出機構４４のポテンショメータ装置
４６は、前記当て板部材４５に揺動端部が当接するレバ
ー４６ａと、このレバー４６ａに連結されたポテンショ
メータ本体４６ｂとから形成され、ケース本体２３ａに
支持固定されている。ポテンショメータ本体４６ｂは、
レバー４６ａに連結される入力軸４６ｃが図３の紙面と
直交する方向を軸線として回動自在に設けられており、
この入力軸４６ｃの回動角度を検出してリード線４６ｄ
を介して前記制御ユニット２１に出力するように構成さ
れている。なお、前記入力軸４６ｃは軸受４６ｅによっ
てケース本体２３ａに回転自在に支持されている。

【００３３】加圧装置４７は、前記レバー４６ａの揺動
端部に当接する押圧子４７ａと、この押圧子４７ａをレ
バー４６ａに対して進退自在に支持しかつケース本体２
３ａに支持固定されたケース４７ｂと、前記押圧子４７
ａをレバー４６ａ側へ付勢する圧縮コイルばね４７ｃと
から形成されている。

【００３４】すなわち、前記外輪３４と共に遊星歯車２
７が図３において左回りに回るときには太陽歯車２９が
外周歯車３０からの回転反力によって左回りに回転付勢
されるが、その力は当て板部材４５およびレバー４６ａ
を介して加圧装置４７に伝えられて加圧装置４７で吸収
される。このため、太陽歯車２９は加圧装置４７の押圧
子４７ａの移動量に相当する分だけ回動が許容された状
態で回り止めされることになる。

【００３５】このように太陽歯車２９が回動すると、ポ
テンショメータ本体４６ｂがその回動量を検出して制御
ユニット２１に出力することになる。このとき、制御ユ
ニット２１は、ポテンショメータ本体４６ｂからの検出
信号に応じてモータ１２を制御する。このモータ１２の
制御は、モータ１２の回転数が太陽歯車２９の回動量に
比例するように行われる。詳述すると、外周歯車３０の
回転数を図３中に符号４８で示す回転センサで検出し、
この外周歯車３０の回転数と、ポテンショメータ本体４
６ｂによって検出された太陽歯車２９の回動量とから図
９に示すように制御ユニット２１でモータ駆動力を演算
しモータ１２を駆動する。このため、ペダル１７を踏む
ことによって生じる踏力に略比例したトルクになるよう
にモータ１２が制御されることになる。なお、前記回転
数センサ４８は、ケース本体２３ａに螺着されてケース
内端部が外周歯車３０の車体左側端部に微小間隙をおい
て対向しており、外周歯車３０に多数形成された歯部３
０ａによって磁気抵抗が変化することを利用した公知の
ものが使用されている。このように外周歯車３０の端部
に形成された歯部３０ａを利用して回転数を検出する
と、回転数センサ４８を用いて回転数を検出するにあた
って特別な被回転数検出部品が不要になる。

【００３６】次に、モータ１２に連結された動力伝達系
の構造について説明する。モータ１２は、図４に示すよ
うに、その回転軸１２ａが遊星ローラ式減速機２５、モ
ータ側一方向クラッチ５１、出力歯車部材５２およびこ
の出力歯車部材５２に噛合する前記リングギヤ４０を介
して前記筒状出力軸３１に連結されている。

【００３７】遊星ローラ式減速機２５は、丸棒からなる
モータ１２の回転軸１２ａより大径な円筒状に形成され
てモータ１２の軸端部に回転軸１２ａと同軸に固定され
た外輪５３と、この外輪５３と前記回転軸１２ａとの間
に複数配置されてこれら両者に各々が添接する遊星ロー
ラ５４と、これらの遊星ローラ５４を回転自在に保持す
るピン５５を備えかつモータ側一方向クラッチ５１を介
して出力歯車部材５２に動力を伝える出力軸部材５６と
から形成されている。

【００３８】前記外輪５３は、遊星ローラ５４の軸方向
の移動を規制するためのガイド板５７，５８が軸方向両
端部に添接され、固定ボルト５９によってモータ１２に
固定されている。外輪５３およびガイド板５７，５８に
おける固定ボルト５９が貫通する穴は固定ボルト５９よ
り大径に形成されており、固定ボルト５９によって径方
向に対する位置が規制されないようになっている。ま
た、この外輪５３の外周部に図６に示すようにケース本
体２３ａの円形嵌合部６０が嵌合している。なお、モー
タ１２は、このように外輪５３を円形嵌合部６０に嵌合
させた状態で図３に示すように連結ボルト６１によって
ケース本体２３ａに連結されている。

【００３９】前記遊星ローラ５４は、本実施例では図６
に示すように、外輪５３の周方向に等間隔おいて４個装
着され、各々が出力軸部材５６のピン５５に軸受６２に
よって回転自在に支持されている。また、この遊星ロー
ラ５４を保持する出力軸部材５６は、底部に前記ピン５
５が突設された有底円筒状に形成されており、中空部に
モータ側一方向クラッチ５１および出力歯車部材５２が
装着されている。

【００４０】このように構成された遊星ローラ式減速機
２５では、モータ１２の回転軸１２ａが図６中に矢印で
示すように右回りに回転することによって、遊星ローラ
５４が回転軸１２ａとは反対側へ自転すると共に、外輪
５３の内周面上を転動して右回りに公転するようにな
る。これによって出力軸部材５６が図６において右回り
に所定の減速比をもって回転するようになる。

【００４１】この出力軸部材５６の中空部に装着された
モータ側一方向クラッチ５１は、出力軸部材５６が出力
歯車部材５２に対して図６において右回りに回転すると
きのみにその回転を出力歯車部材５２に伝えるように構
成されている。また、出力歯車部材５２は、軸受６３に
よってケース本体２３ａに軸方向への移動を規制された
状態で回転自在に支持されており、モータ側軸端部がモ
ータ側一方向クラッチ５１に連結され、これとは反対側
の軸端部に傘歯車が形成されてリングギヤ４０に噛合し
ている。

【００４２】すなわち、出力軸部材５６が上述したよう
に回転するときには、モータ１２の動力が出力軸部材５
６から出力歯車部材５２およびリングギヤ４０を介して
前記筒状出力軸３１に伝えられることになる。

【００４３】このようにモータ１２の動力伝達経路中に
モータ側一方向クラッチ５１を介装させたのは、バッテ
リ１１の電力が不足してモータ１２の回転が遅くなった
り、モータ１２の動力を故意に断って人力のみによって
走行するときに、クランク軸１３からの動力がリングギ
ヤ４０から出力歯車部材５２および遊星ローラ式減速機
２５を介してモータ１２に伝わり、駆動抵抗が大きくな
るのを防ぐためである。

【００４４】なお、前記回転軸１２ａと出力軸部材５６
の底面との間および出力軸部材５６の内側底面と出力歯
車部材５２の軸端との間に設けられた符号６４，６５で
示すものは、出力軸部材５６に軸方向の推力が加わった
ときに出力軸部材５６が回転軸１２ａや出力歯車部材５
２に当接するのを防ぐためのボールである。これらのボ
ール６４，６５は、回転軸１２ａあるいは出力歯車部材
５２の軸端に凹設された円形穴に係入されている。

【００４５】ここで、モータ１２および遊星ローラ式減
速機２５をケース本体２３ａに組込む手順について説明
する。組込みにあたっては、先ず、外輪５３に出力軸部
材５６を装着させる。このときには、出力軸部材５６と
外輪５３との間にガイド板５８を介在させると共に、ピ
ン５５に軸受６２および遊星ローラ５４を装着させて外
輪５３の内周側に収容させる。そして、このように出力
軸部材５６の取付けられた外輪５３を、ガイド板５７を
モータ１２との間に介在させてモータ１２に固定する。
このときには、各遊星ローラ５４の間にモータ１２の回
転軸１２ａを係入させ、回転軸１２ａに対して遊星ロー
ラ５４および出力軸部材５６が回転できるようにする。
これと共に、ボール６４を回転軸１２ａと出力軸部材５
６との間に介装させておく。このようにすることによっ
て、回転軸１２ａに対して外輪５３および出力軸部材５
６が同一軸線上に位置づけられる。

【００４６】次に、外輪５３およびガイド板５７，５８
を固定ボルト５９によってモータ１２に固定する。これ
によって遊星ローラ式減速機２５がモータ１２に装着さ
れることになる。すなわち、遊星ローラ式減速機２５を
モータ１２に連結するに当たっては、特別な嵌合構造を
用いることなく行うことができる。

【００４７】しかる後、外輪５３の外周部をケース本体
２３ａの円形嵌合部６０に嵌合させる。なお、このとき
には、出力軸部材５６の中空部あるいは出力歯車部材５
２にモータ側一方向クラッチ５１を予め装着させてお
き、モータ１２の取付と同時にモータ側一方向クラッチ
５１の装着を行う。また、ボール６５も出力歯車部材５
２に予め装着させておく。

【００４８】そして、モータ１２を連結ボルト６１によ
ってケース本体２３ａに固定することによって、モータ
１２および遊星ローラ式減速機２５の組込みが終了す
る。また、この補助動力装置９をフレーム２に搭載する
には、図３に示すようにケース本体２３ａに穿設された
ボルト穴６６，６７を前記連結ブラケット１８，１９の
ボルト穴に合わせ、ケース本体２３ａを連結ブラケット
１８，１９にボルト止めして行う。

【００４９】次に、前記モータ１２に給電するバッテリ
１１を収容するバッテリケース１０の構造について説明
する。バッテリケース１０は上下方向に細長い箱状に形
成され、図１および図８に示すように内部にバッテリ１
１を２つ収納する構造になっており、シートチューブ２
ｃと後輪８との間に配置されている。また、このバッテ
リケース１０は、図１に示す車載状態において、上端部
がシートステー２ｅより上方に位置するように形成され
ている。すなわち、このバッテリケース１０は、図２に
示すようにその車幅方向の寸法がシートチューブ幅より
大きく左右のシートステー２ｅどうしの間を通される寸
法に設定されると共に、前後方向の寸法がシートチュー
ブ２ｃと左右一対の補助シートチューブ７１との間を通
される寸法に設定されている。なお、この補助シートチ
ューブ７１は、左右のシートステー２ｅ間に架け渡され
たクロス部材とダウンチューブ２ｂの後端部との間にシ
ートチューブ２ｃと略平行に架け渡されている。

【００５０】また、図２に示すように、このバッテリケ
ース１０や上述した補助動力装置９、制御ユニット２１
は、左右のクランク１６，１６の間に全て収容されてい
る。

【００５１】このバッテリケース１０を車体に取付ける
構造は、ダウンチューブ２ｂの後端部に上方へ向けて開
口する有底角筒状の支持箱７２を設け、この支持箱７２
内にバッテリケース１０の下端部を上方から嵌合させる
構造になっている。前記支持箱７２が請求項３に記載し
た発明に係る支持部材を構成している。この支持箱７２
は、その下部前側部分が前記中ラグ５のブラケット７３
に連結されてこのブラケット７３および中ラグ５を介し
てフレーム２に支持されている。このため、バッテリケ
ース１０は車体に対して上下方向に着脱自在に取付けら
れることになる。また、支持箱７２の底部には、バッテ
リケース１０の下端部に設けられた雌コネクタ１０ａに
電気的に接続される雄コネクタ７２ａが取付けられると
共に、バッテリケース１０が第３者によって車体から外
されるのを防ぐロック機構７４が取付けられている。前
記雌コネクタ１０ａが本発明に係る放電用コネクタを構
成し、前記雄コネクタ７２ａが本発明に係る負荷側コネ
クタを構成している。

【００５２】前記雄コネクタ７２ａは、メインスイッチ
２２を介して制御ユニット２１やモータ１２に電気的に
接続され、接触子が支持箱７２内に突出する構造になっ
ている。すなわち、バッテリケース１０を支持箱７２に
上方から嵌合させることによって、雄コネクタ７２ａに
バッテリケース１０側の雌コネクタ１０ａが電気的に接
続され、メインスイッチ２２や他の電気機器にバッテリ
１１から給電されるようになる。

【００５３】前記ロック機構７４は、支持箱７２に回動
自在に設けられてバッテリケース１０に係脱自在に構成
された係止爪７４ａを備え、バッテリケース１０を支持
箱７２に嵌合させることによってロックされる構造にな
っている。また、係止爪７４ａは操作ワイヤ７４ｂを介
して前記メインスイッチ２２に連結され、メインスイッ
チ２２のキーをロック解除側（図１において反時計方
向）に回したときにロックが解除される構造になってい
る。

【００５４】なお、図１に示した状態では、バッテリケ
ース１０を上方へ引き上げるとシートチューブ２ｃの上
端部に位置するサドル７５が邪魔になるが、このサドル
７５は、後述するサドル傾動機構７６によってバッテリ
ケースの着脱経路上から離間される。

【００５５】前記サドル７５はシートピラーチューブ７
７の上端部に取付けられ、このシートピラーチューブ７
７をシートチューブ２ｃに嵌挿させることによってフレ
ーム２に装着されている。このサドル７５は、本実施例
ではクッション付きのものが使用されている。前記シー
トピラーチューブ７７は乗員の体格に合わせてサドル７
５の高さを変えることができるようにある程度長さをも
って形成され、下端部にサドル傾動機構７６が設けられ
ている。なお、サドル７５の高さを変えるには、先ず、
シートチューブ２ｃの上端に設けられてシートチューブ
２ｃの上端開口径を変えるシートピン７８を緩め、サド
ル７５を引っ張ってシートピラーチューブ７７をシート
チューブ２ｃから上側へ引き出す。そして、サドル７５
を所望の高さに位置づけた後、前記シートピン７８を締
めてシートピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃの
上側開口部で緊縛させる。

【００５６】前記サドル傾動機構７６は、シートピラー
チューブ７７の下端に挿入固着された上側部材７６ａ
と、この上側部材７６ａに枢支ピン７６ｂを介して揺動
自在に連結され、かつシートチューブ２ｃに嵌挿される
下側部材７６ｃとから構成されている。また、前記枢支
ピン７６ｂは、その軸線を車幅方向に向けて取付けられ
ている。このため、下側部材７６ｃに対して上側部材７
６ａが前後方向に揺動するが、本実施例では、上側部材
７６ａが下側部材７６ｃに対して前側のみに傾斜するよ
うに構成されている。

【００５７】すなわち、このサドル傾動機構７６は、シ
ートピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃに固定し
た走行時には図１に示すようにシートチューブ２ｃ内に
挿入される。また、シートピラーチューブ７７の全てを
シートチューブ２ｃ上に引き出して下側部材７６ｃの上
部をシートチューブ２ｃの上側開口部から突出させた状
態では、枢支ピン７６ｂを中心にしてシートピラーチュ
ーブ７７およびサドル７５を図８中に二点鎖線で示す上
方引き出し位置から実線で示すように前側へ傾斜させる
ことができるようになる。

【００５８】図１において符号７９は車体カバーであ
る。この車体カバー７９は、上下に分割形成されたカバ
ー本体８０，８１からなり、これらのカバー本体８０，
８１によってダウンチューブ２ｂおよびこのダウンチュ
ーブ２ｂに取付けられた電装品（メインスイッチ２２，
制御ユニット２１，補助動力装置９等）を挾むようにし
て覆う構造になっている。また、下カバー本体８１は制
御ユニット２１の下部前面と対応する部分（この部分を
図１中符号Ａで示す）が開口されており、この開口に制
御ユニット２１の下部が臨んでいる。このようにする
と、走行風を前記開口から制御ユニット２１に当てるこ
とができるから、発熱し易い制御ユニット２１を効率よ
く冷却することができる。

【００５９】次に上述したように構成された電動自転車
１の動作を図９によって説明する。メインスイッチ２２
がＯＦＦ状態のときは、モータ１２からの補助動力は加
わらず、クランク軸１３の回転がクランク軸側一方向ク
ラッチ２８、遊星歯車増速機２４、筒状出力軸３１、チ
ェーン２０および後輪側のフリーホイールに伝えられ、
ペダル１７を踏むことにより生じる踏力のみによって後
輪８が駆動される。

【００６０】メインスイッチ２２がＯＮ状態のときは、
踏力に比例する補助動力がモータ１２から筒状出力軸３
１に加えられ、踏力と補助動力との合力によって後輪８
が駆動されることになる。このときには、踏力検出機構
４４によって検出された踏力と、回転センサ４８によっ
て検出された外周歯車３０（筒状出力軸３１）の回転数
とが制御ユニット２１に入力され、踏力に比例したトル
クとなるように制御ユニット２１がモータ１２を制御す
る。すなわち、モータ１２の動力は、回転軸１２に連結
された遊星ローラ式減速機２５からモータ側一方向クラ
ッチ５１、出力歯車部材５２、リングギヤ４０を介して
筒状出力軸３１に伝えられ、この筒状出力軸３１でクラ
ンク軸１３からの踏力と合成され、チェーン２０、フリ
ーホイールを介して後輪に伝達されることになる。

【００６１】したがって、この電動自転車１は、バッテ
リケース１０を車幅方向の寸法がシートチューブ幅より
大きくなるように形成してその長手方向が車載状態で上
下方向を指向するようにシートチューブ２ｃと後輪８と
の間に配置し、後端が後輪軸付近に連結された左右一対
のシートステー２ｅの前部間隔を、前記バッテリケース
１０の車幅方向寸法より大きくなるように形成し、かつ
前記バッテリケース１０より前方で前端を車幅方向内側
へ屈曲させて前記シートチューブ２ｃに結合させること
により、前記バッテリケース１０を左右シートステー２
ｅの間を通して上下方向に着脱自在としたから、シート
ステー２ｅとバッテリケース１０との干渉を避けなが
ら、バッテリケース１０をシートチューブ２ｃの後方で
上下方向に長く形成してバッテリ容量を増大させること
ができる。

【００６２】また、バッテリケース１０に雌コネクタ１
０ａを設け、フレーム２側に、前記バッテリケース１０
の装着操作により前記雌コネクタ１０ａに接続し、かつ
バッテリケース１０の取外し操作により雌コネクタ１０
ａから離間する雄コネクタ７２ａを設けているから、バ
ッテリケースの着脱操作によってコネクタが自動で接離
し、着脱操作を容易に行うことができる。

【００６３】さらに、バッテリケース１０の前方にシー
トチューブ２ｃが位置するとともに、平面視において、
バッテリケース１０の左右両側方にシートステー２ｅが
位置し、さらに、バッテリケース１０の後方には後輪８
が位置しているから、車体が倒れたときにバッテリケー
ス１０を前記フレーム部材と後輪８とによって保護する
ことができる。さらにまた、この電動自転車１は、重量
物であるバッテリケース１０が車体中心の近傍に配置さ
れてマスの集中化を図ることができる。

【００６４】加えて、この電動自転車１のバッテリケー
ス１０は、車載状態でその上端部が前記シートステー２
ｅより上方に位置しているから、シートステー２ｅより
上方の空間を利用してバッテリケース１０を上下方向に
長く形成することができ、より一層バッテリ容量を増大
させることができる。

【００６５】また、この電動自転車１は、上方に向けて
開口する支持箱７２をフレーム２側に固定し、この支持
箱７２内にバッテリケース１０を着脱自在に嵌合させる
構造とし、前記支持箱７２の底部に前記雄コネクタ７２
ａを配設しているから、車載状態においては常にバッテ
リケース１０の重量が支持箱７２との係合方向に加えら
れ、バッテリケース１０と支持箱７２との係合状態が安
定する。また、雄コネクタ７２ａにバッテリケース１０
の重量を作用させることができる。

【００６６】さらに、この電動自転車１は、シートチュ
ーブ２ｃの上端にサドル７５を装着し、前記サドル７５
は、シートチューブ２ｃに対してバッテリケース着脱時
にバッテリケース１０の上方空間が開放される位置まで
傾動自在とされているから、サドルを傾動させることに
よりバッテリケース１０の上方空間が解放され、バッテ
リケース１０を簡単に着脱することができる。

【００６７】さらにまた、前記クランク軸側一方向クラ
ッチ２８は、内輪３２に突設された突起３７が実質的な
軸受となって外輪３４が内輪３２に回転自在に支持され
ることになる。このため、内輪３２と外輪３４とを相互
に回転自在に設けるに当たって鋼球が不要になる。しか
も、突起３７によって外輪３４が内輪３２に対して同一
軸線上に配置されるようになるから、複数配置された爪
片３５を全て同様に係合歯３３に係合させることができ
る。

【００６８】また、このクランク軸側一方向クラッチ２
８は鋼球を使用しない関係から、組込みに当たっては予
め組立てておく必要がなくなり、補助動力装置９を組立
てるときに内輪３２と外輪３４を個別に組込むことがで
きる。すなわち、組込み工数を削減できる。

【００６９】さらに、本実施例で示したようにモータ１
２をダウンチューブ２ｂの下方に配置すると、モータ１
２およびパワーユニット１４をダウンチューブ２ｂの下
方の広い空間に連続して配置できる。このため、モータ
１２の動力伝達経路が単純かつ短くなる。

【００７０】さらにまた、バッテリ１１をダウンチュー
ブ２ｂの上方に配置すると、バッテリ１１の重量をダウ
ンチューブ２ｂで受け易くなる。しかも、バッテリ１１
をシートチューブ２ｃの後方に配置すると、シートチュ
ーブ２ｃの前方の足通し空間を広くとることができ、乗
り降りに際しバッテリ１１が邪魔になることがない。

【００７１】加えて、本実施例で示したようにパワーユ
ニット１４の外周歯車３０、リングギヤ４０および筒状
出力軸３１を別体に形成し、リベットによって結合させ
る構成を採ると、各々の部材をその機能に最も適した材
料によって形成することができ、過剰品質になることが
ないから、コストを低く抑えることができる。

【００７２】なお、本実施例では内輪３２に爪片３５を
装着させると共に突起３７を形成し、外輪３４に係合歯
３３を形成した例を示したが、爪片３５および突起３７
を外輪３４に設けて内輪３２に係合歯を設けてもよい。
このようにしても前記実施例と同等の効果が得られる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ートステーとバッテリケースとの干渉を避けながら、バ
ッテリケースをシートチューブの後方で上下方向に長く
形成することができるから、シートチューブを婦人や子
供に適したサドル高さが得られる長さに形成しつつ、バ
ッテリケースを上下方向に延ばして容量を増やすことが
できる。また、バッテリケースの着脱方向が重力と略同
方向であり、かつ着脱操作によってコネクタが自動で接
離するから、バッテリ容量が増大して重量が重くなった
としても、バッテリケースの着脱操作を容易に行うこと
ができる。

【００７４】加えて、本発明によれば、バッテリケース
の前方にシートチューブが位置するとともに、平面視で
バッテリケースの左右両側方にシートステーが位置し、
さらに、バッテリケースの後方には後輪が位置している
から、車体が倒れたときにバッテリケースを前記フレー
ム部材と後輪とによって保護することができる。さらに
また、この発明に係る電動自転車は、重量物であるバッ
テリケースが車体中心の近傍に配置されてマスの集中化
を図ることができる。

【００７５】請求項２記載の発明によれば、シートステ
ーより上方の空間を利用してバッテリケースを上下方向
に長く形成することができるから、より一層バッテリ容
量を増大させることができる。

【００７６】請求項３記載の発明によれば、車載状態に
おいては常にバッテリケースの重量が支持部材との係合
方向に加えられ、バッテリケースと支持部材との係合状
態が安定する。また、負荷側コネクタにバッテリケース
の重量を作用させることができる。このため、悪路を走
行したり、急なカーブを曲がったりしてバッテリケース
に前後方向または横方向に力が加えられたときに、バッ
テリケースを支持部材によって強固に保持することがで
きるとともに、電気的接続の安定化を図ることができ
る。

【００７７】請求項４記載の発明によれば、サドルを傾
動させることによりバッテリケースの上方空間が解放さ
れるから、サドルをバッテリケースの直上に位置づけた
としても、バッテリケースを上下方向に着脱させること
ができる。このため、シートチューブを婦人や子供に適
したサドル高さが得られる長さに形成しつつ、バッテリ
ケースを上下方向に延ばして容量を増やすことができ
る。しかも、バッテリケースを着脱させるに当たって
は、シートを車体から取外してしまう必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電動自転車の側面図である。

【図２】 電動自転車の一部を拡大して示す平面図であ
る。

【図３】 パワーユニットおよびモータの側面図であ
る。

【図４】 図３におけるパワーユニットのIV−IV線断面
図である。

【図５】 図４における一方向クラッチのV−V線断面図
である。

【図６】 図４におけるVI−VI線断面図である。

【図７】 一方向クラッチの一部を拡大して示す斜視図
である。

【図８】 バッテリケース装着部分を拡大して示す側面
図である。

【図９】 電動自転車の動力伝達経路を示す図である。
図である。

【符号の説明】

１…電動自転車、２…フレーム、２ｃ…シートチュー
ブ、２ｅ…シートステー、１０…バッテリケース、１０
ａ…雌コネクタ、７２…支持箱、７２ａ…雄コネクタ、
７５…サドル、７６…サドル傾動機構。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１２月２８日（２００１．１２．
２８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】請求項３に記載した発明に係る電動自転車
は、請求項１または請求項２記載の電動自転車におい
て、上方に向けて開放される支持部材を車体フレーム側
に固定し、この支持部材内にバッテリケースを着脱自在
に嵌合させる構造とし、前記支持部材の底部に前記負荷
側コネクタを配設したものである。この発明によれば、
車載状態においては常にバッテリケースの重量が支持部
材との係合方向に加えられ、バッテリケースと支持部材
との係合状態が安定する。また、負荷側コネクタにバッ
テリケースの重量を作用させることができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６５】また、この電動自転車１は、上方に向けて
開放される支持箱７２をフレーム２側に固定し、この支
持箱７２内にバッテリケース１０を着脱自在に嵌合させ
る構造とし、前記支持箱７２の底部に前記雄コネクタ７
２ａを配設しているから、車載状態においては常にバッ
テリケース１０の重量が支持箱７２との係合方向に加え
られ、バッテリケース１０と支持箱７２との係合状態が
安定する。また、雄コネクタ７２ａにバッテリケース１
０の重量を作用させることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータおよびモータに給電するバッテリ
   ケースを備えた電動自転車において、前記バッテリケー
   スを車幅方向の寸法がシートチューブ幅より大きくなる
   ように形成してその長手方向が車載状態で上下方向を指
   向するようにシートチューブと後輪との間に配置し、後
   端が後輪軸付近に連結された左右一対のシートステーの
   前部間隔を、前記バッテリケースの車幅方向寸法より大
   きくなるように形成し、かつ前記バッテリケースより前
   方で前端を車幅方向内側へ屈曲させて前記シートチュー
   ブに結合させることにより、前記バッテリケースを左右
   シートステーの間を通して上下方向に着脱自在とし、前
   記バッテリケースに放電用コネクタを設け、車体フレー
   ム側に、前記バッテリケースの装着操作により前記放電
   用コネクタに接続し、かつバッテリケースの取外し操作
   により放電用コネクタから離間する負荷側コネクタを設
   けてなる電動自転車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電動自転車において、バ
   ッテリケースは、車載状態でその上端部が前記シートス
   テーより上方に位置している電動自転車。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の電動自転
   車において、上方に向けて開口する支持部材を車体フレ
   ーム側に固定し、この支持部材内にバッテリケースを着
   脱自在に嵌合させる構造とし、前記支持部材の底部に前
   記負荷側コネクタを配設してなる電動自転車。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のうち何れか一
   つの電動自転車において、シートチューブの上端にサド
   ルを装着し、前記サドルは、シートチューブに対してバ
   ッテリケース着脱時にバッテリケースの上方空間が開放
   される位置まで傾動自在としてなる電動自転車。