JP2002326595A - 電動自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造コストが低くなるとともに、高い精度で
大量生産できる電動自転車を提供する。 【解決手段】 ヘッドパイプ部１２とトップチューブ部
１３およびシートチューブ部１４とを有する車体フレー
ム１１を車幅方向に分割する金型によって一体に成形す
る。前記シートチューブ部１４の下端部に、ペダルクラ
ンク軸２を回転自在に支持するとともに後輪６駆動用モ
ータを有する動力ユニット３を取付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体フレームを鋳
造または鍛造によって形成した電動自転車に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動自転車の車体フレームは、一
般的な自転車の車体フレームを流用して形成することが
多い。このため、電動自転車を製造するためには、ヘッ
ドパイプと、トップチューブと、ダウンチューブと、シ
ートチューブと、シートステーおよびチェーンステーな
どのパイプを溶接して車体フレームを形成し、この車体
フレームに、動力ユニットやバッテリーボックスなどの
電動化に伴って設けられる部材を取付けるブラケットを
溶接している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動自転車は、
車体フレームを製造する工程でパイプどうしを溶接する
作業や、電動化用のブラケットを溶接する作業などの手
作業が多く、製造コストが高くなるという問題があっ
た。また、車体フレームの各パイプを手作業で溶接して
いるため、熟練者でなければ車体フレームを高い精度で
品質が一定になるように製造することは困難であった。
このため、不良品を選別したり、修正可能な車体フレー
ムを修正する品質管理上の作業も行わなければならず、
製造コストがより一層高くなってしまう。

【０００４】本発明は上述したような問題点を解消する
ためになされたもので、製造コストが低くなるととも
に、高い精度で大量に生産できる電動自転車を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明に係る電動自転車は、ヘッドパイプ部とトッ
プチューブ部およびシートチューブ部とを有する車体フ
レームを車幅方向に分割する金型によって一体に成形
し、前記シートチューブ部の下端部に、ペダルクランク
軸を回転自在に支持するとともに後輪駆動用モータを有
する動力ユニットを取付けたものである。

【０００６】本発明によれば、溶接作業を行うことなく
車体フレームを形成して動力ユニットを取付けることが
でき、金型によって同一品質の車体フレームを大量に生
産することができる。

【０００７】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、後輪の一側方で前後方向に延びて後輪を回転自在に
支持する後輪支持用ステーを車体フレームと共通の金型
によって車体フレームに一体に成形したものである。こ
の発明によれば、車体フレームを成形する工程で後輪支
持用ステーも同時に成形されるから、後輪支持用ステー
を取付ける作業が不要になる。

【０００８】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に記載した発明に係る電動
自転車において、車体フレームにバッテリーボックスを
車体の側方から着脱できるように搭載したものである。
この発明によれば、金型の型締・離型方向とバッテリー
ボックスの着脱方向が平行になるから、バッテリーボッ
クス用の取付座を車体フレームに金型によって成形する
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明に係る電動自転車の一実施の形態を図１および図２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
の左側面図、図２は同じく右側面図である。これらの図
において、符号１で示すものは、この実施の形態による
電動自転車である。この電動自転車１は、ペダルクラン
ク軸２を動力ユニット３に回転自在に支持させ、通電状
態では、動力ユニット３に設けたモータ（図示せず）の
動力と、ペダル４を踏込む力（人力）との合力をチェー
ン５によって後輪６に伝達して走行する。前記モータに
給電するバッテリーは、図において符号７で示すバッテ
リーボックスに収納してシート８の下方に搭載してい
る。

【００１０】この電動自転車１の車体フレーム１１は、
ヘッドパイプ部１２から車体の後方へ延びるトップチュ
ーブ部１３と、このトップチューブ部１３の後端に接続
して上下方向に延びるシートチューブ部１４と、このシ
ートチューブ部１４から後輪６の右側方で後方へ延びて
後輪６を車体右側から片持ち支持する後輪支持用ステー
１５とによって構成している。この実施の形態では、車
体フレーム１１の前記各構成部材を鋳造によって一体に
成形している。車体フレーム１１を鋳造するための金型
（図示せず）は、車幅方向に分割する構造のものを使用
している。また、車体フレーム１１を形成する材料はア
ルミニウム合金である。

【００１１】車体フレーム１１の前記ヘッドパイプ部１
２は、鋳造によって円柱状に成形し、鋳造後に穴開け加
工によってパイプ状に形成しており、ステアリング軸１
６を回動自在に支持させている。このステアリング軸１
６の下端部にフロントフォーク１７を接続するととも
に、上端部に操向ハンドル１８を接続している。前記フ
ロントフォーク１７は、前輪１９の右側方で上下方向に
延び、前輪１９を車体右側から片持ち支持している。

【００１２】このフロントフォーク１７と前記ステアリ
ング軸１６は、車体フレーム用金型とは別体の金型を用
いて鋳造によって一体に成形している。ステアリング軸
１６は、棒状に鋳造した後に、軸心部に操向ハンドル装
着用の穴を穿設している。また、このヘッドパイプ部１
２には、前輪１９の上方で車体の前方へ向けて突出する
荷物用キャリア２０を一体に成形している。このキャリ
ア２０は、車体フレーム１１を成形する金型を使用して
ヘッドパイプ部１２の鋳造時に同時に成形している。

【００１３】車体フレーム１１のトップチューブ部１３
は、ヘッドパイプ部１２から後下がりに延びる上側バー
２１および下側バー２２と、これら上下のバー１２，２
２どうしを前後方向の中央部で接続するクロスバー２３
とによって構成している。上側バー２１の後端部は、こ
こを把持して車体を持上げることができるように、握り
易い形状に形成している。この把持部を図において符号
２１ａで示す。

【００１４】前記シートチューブ部１４は、後輪６の前
方で上下方向に延びるように形成しており、前記上側バ
ー２１および下側バー２２の後端を接続した前側バー２
４と、この前側バー２４の上下方向の両端部に接続して
前側バー２４の後方で上下方向に延びる後側バー２５と
によって構成している。

【００１５】また、このシートチューブ部１４は、上端
部にシート支持用パイプ２６を突設するとともに、下端
部に前記動力ユニット３を取付用ボルト２７によって取
付けている。前記シート支持用パイプ２６は、シートチ
ューブ部１４を鋳造するときに棒状に成形し、穴開け加
工によってパイプ状に形成しており、シート８のシート
ピラーチューブ８ａを嵌合させて固定している。前記取
付用ボルト２７は、車体左側と車体右側から締付けてい
る。このため、シートチューブ部１４に形成する動力ユ
ニット取付用の座面や、ボルト孔用の座を鋳造用金型に
よって高い精度をもって成形することができる。

【００１６】前記後側バー２５は、車体の左方と後方お
よび上方に向けて開口する凹陥部３１を形成し、この凹
陥部３１に前記バッテリーボックス７を車体左側から着
脱自在に嵌合させている。この凹陥部３１の内側底部に
モータ側コネクタ（図示せず）を設けるとともに、バッ
テリーボックス７の下端部に放電用コネクタ（図示せ
ず）を設けている。これらのコネクタは、バッテリーボ
ックス７を前記凹陥部３１に車体左側から嵌合させるこ
とによって自動的に接続し、バッテリーボックス７を取
外すことによって外れるように構成している。また、こ
れらのコネクタは、接続状態でバッテリーボックス７の
下端部が車体左側へ移動するのを規制するように形成し
ている。

【００１７】前記バッテリーボックス７の上部は、前記
凹陥部３１に装着した状態で凹陥部３１の上端開口から
上方に突出するように形成し、この上方突出部の車体右
側の端部を、凹陥部３１内に嵌合する下部より車体右側
へ突出させている。この右側突出部７ａは、図２に示す
ように、後側バー２５の車体右側の後部上縁２５ａに支
承させている。

【００１８】この構造を採ることによって、バッテリー
ボックス７の重心を車体の車幅方向の中央部に近付ける
ことができる。また、バッテリーボックス７の重量を後
側バー２５の後部上縁２５ａで支えることができるか
ら、前記コネクタに加えられるバッテリーボックス７の
重量を低減させることができる。なお、図示してはいな
いが、この実施の形態では、バッテリーボックス７の前
記右側突出部７ａの右側下端に、バッテリーボックス７
の上部が車体左側へ移動してバッテリーボックス７が凹
陥部３１から脱落するのを阻止するための係合爪を設け
ている。

【００１９】前記後輪支持用ステー１５は、図２に示す
ように、前記シートチューブ部１４の車体右側の後端か
ら後下がりに延びる上部ステー３２および下部ステー３
３と、これら両ステー３２，３３の後端に設けたエンド
ブラケット３４とから構成している。前記上部ステー３
２は、シートチューブ部１４の前記後部上縁２５ａに滑
らかに接続するように形成している。

【００２０】このように後輪支持用ステー１５をシート
チューブ部１４の右側後端に接続することによって、後
輪支持用ステー１５がバッテリーボックス装着用の空間
を狭めることがないから、後輪６の前方に大型のバッテ
リーボックス７を搭載することができる。

【００２１】上述したように構成した電動自転車１を組
立てるためには、先ず、車体フレーム１１を鋳造し、ヘ
ッドパイプ部１２とシート支持用パイプ２６とに穴開け
加工を施すとともに、シートチューブ部１４に動力ユニ
ット取付用のねじ孔を形成する。このように機械加工を
行った後、車体フレーム１１に各部品を取付けることに
よって電動自転車１が完成する。

【００２２】この電動自転車１は、車体フレーム１１の
各構成部材を鋳造によって一体に成形し、シートチュー
ブ部１４の下端部に動力ユニット３を取付用ボルト２７
によって取付けているから、溶接作業を行うことなく車
体フレーム１１を形成して動力ユニット３を取付けるこ
とができる。このため、この電動自転車１は、簡単な作
業によって組立てることができる。また、車体フレーム
１１は、金型によって同一品質のものを形成することが
できるから、電動自転車１の製造コストを低減できると
ともに、高い精度で大量に生産することができる。

【００２３】さらに、後輪支持用ステー１５を車体フレ
ーム１１の他の部位と共通の金型によって成形している
から、車体フレーム１１を成形する工程で後輪支持用ス
テー１５を同時に成形することができる。このため、後
輪支持用ステー１５を車体フレーム１１とは別体に形成
してボルトによって取付ける場合に較べて、後輪支持用
ステー１５の取付け作業が不要で、車体フレーム１１の
製造が簡単になる。

【００２４】さらにまた、車体フレーム１１にバッテリ
ーボックス７を左側方から着脱できるように搭載してい
るから、鋳造用金型の型締・離型方向とバッテリーボッ
クス７の着脱方向が平行になり、バッテリーボックス７
用の取付座（凹陥部３１）を車体フレーム１１に金型に
よって高い精度をもって成形することができる。

【００２５】加えて、この実施の形態では、ヘッドパイ
プ部１２に荷物用キャリア２０を鋳造用金型によって一
体に成形しているから、このキャリア２０をボルトによ
って取付ける場合に較べて簡単に製造することができ
る。

【００２６】（第２の実施の形態）後輪支持用ステー１
５は、図３に示すように車体左側にも設けることができ
る。図３は車体フレーム１１の他の実施の形態を示す図
で、同図は後側半部のみを描いてある。同図において、
前記図１および図２によって説明したものと同一もしく
は同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を
適宜省略する。

【００２７】図３に示した車体フレーム１１は、車体右
側の後輪支持用ステー１５の他に、車体左側にも後輪支
持用ステー４１を設けている。この車体左側の後輪支持
用ステー４１は、車体フレーム１１とは別体に形成して
おり、前端部をシートチューブ部１４に固定用ボルト４
２によって固定するとともに、後端部に後輪６を回転自
在に支持させている。このように後輪６を左右方向の両
側から後輪支持用ステー１５，４１で支持することによ
って、後輪６を強固に支持することができる。

【００２８】また、図示してはいないが、車体左側の後
輪支持用ステー４１と車体右側の後輪支持用ステー１５
とを平面視において後方に向けて開放するコ字状に一体
に形成し、車体フレーム１１のシートチューブ部１４に
ボルトによって固定することもできる。この構造を採る
場合には、後輪支持用ステー１５，４１を後輪６の径に
対応するように長さを変えて複数種類形成し、後輪６と
ともに交換することができる。すなわち、一種類の車体
フレーム１１で車輪径が異なる複数種類の電動自転車１
を製造することができる。

【００２９】（第３の実施の形態）車体フレーム１１の
トップチューブ部１３は、図４に示すように形成するこ
とができる。図４は車体フレーム１１の他の例を示す図
で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は（ａ）図におけ
るＢ−Ｂ線断面図である。図において、前記図１および
図２によって説明したものと同一もしくは同等の部材に
ついては、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

【００３０】図４に示す車体フレーム１１のトップチュ
ーブ部１３は、上側バー２１と下側バー２２との間に断
面波状の補強板４３を一体に成形している。この補強板
４３は、車体フレーム１１を成形する金型によってトッ
プチューブ部１３とシートチューブ部１４とに一体に成
形している。この補強板４３を形成する範囲を図４
（ａ）中に右下がりのハッチングを施して示す。シート
チューブ部１４は、前側バーの代わりに前記補強板４３
を使用しており、補強板４３を後側バー２５の前面に接
続している。このように補強板４３を形成することによ
って、車体フレーム１１の剛性を向上させることができ
る。

【００３１】（第４の実施の形態）バッテリーボックス
７は、図５および図６に示すようにトップチューブ部に
搭載することができる。図５はバッテリーボックス７の
搭載位置を変更した他の例を示す電動自転車１の側面
図、図６はバッテリーボックス７の取付構造を説明する
ための断面図で、同図の破断位置を図５中にVI−VI線に
よって示す。これらの図において、前記図１および図２
によって説明したものと同一もしくは同等の部材につい
ては、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。

【００３２】図５および図６に示すバッテリーボックス
７は、トップチューブ部１３の上側バー２１と下側バー
２２とに車体左側から着脱できるように取付けている。
バッテリーボックス７の取付構造を詳述すると、図６に
示すように、バッテリーボックス７の上端部に設けたフ
ック５１を上側バー２１に側方から嵌合させるととも
に、バッテリーボックス下端のストッパー５２を下側バ
ー２２に側方から当接させている。

【００３３】すなわち、この実施の形態では、トップチ
ューブ部１３の上側バー２１と下側バー２２をバッテリ
ーボックス７の取付座として使用している。図５に示し
た電動自転車１の車体フレーム１１は、動力ユニット３
の車体右側の後端部と、後輪支持用ステー１５のエンド
ブラケット３４とをチェーンステー５３によって接続し
ている。このチェーンステー５３は、鋳造用金型によっ
て車体フレーム１１の他の部材と一体に成形しており、
前端部を動力ユニット３に固定用ボルト５４によって固
定している。

【００３４】このようにチェーンステー５３を介して後
輪支持用ステー１５と動力ユニット３とを接続すること
によって、動力ユニット３を車体フレーム１１の一部と
して構成することができ、車体フレーム１１がいわゆる
ダイヤモンド型になって剛性を向上させることができ
る。上述した各実施の形態では、車体フレーム１１を鋳
造によって成形した例を示したが、車体フレーム１２は
鍛造によって成形することもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
接作業を行うことなく車体フレームを形成して動力ユニ
ットを取付けることができ、金型によって同一品質の車
体フレームを大量に生産することができるから、製造コ
ストが低くなるとともに、高い精度でしかも生産性が高
い電動自転車を提供することができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、車体フレー
ムを成形する工程で後輪支持用ステーも同時に成形され
るから、後輪支持用ステーを取付ける作業が不要にな
る。このため、製造コストをより一層低減させることが
できる。また、後輪支持用ステーを含めた車体フレーム
の精度を一定に保ちながら、車体フレームを大量生産す
ることができる。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、バッテリー
ボックス用の取付座を車体フレームに金型によって成形
することができるから、前記取付座を車体フレームに別
体に設ける構造に較べてコストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電動自転車の左側面図である。

【図２】 本発明に係る電動自転車の右側面図である。

【図３】 車体フレームの他の実施の形態を示す図であ
る。

【図４】 車体フレームの他の例を示す図である。

【図５】 バッテリーボックスの搭載位置を変更した他
の例を示す電動自転車の側面図である。

【図６】 バッテリーボックスの取付構造を説明するた
めの断面図である。

【符号の説明】

１…電動自転車、２…ペダルクランク軸、３…動力ユニ
ット、６…後輪、７…バッテリーボックス、１１…車体
フレーム、１２…ヘッドパイプ部、１３…トップチュー
ブ部、１４…シートチューブ部、１５…後輪支持用ステ
ー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッドパイプ部とトップチューブ部およ
   びシートチューブ部とを有する車体フレームを車幅方向
   に分割する金型によって一体に成形し、前記シートチュ
   ーブ部の下端部に、ペダルクランク軸を回転自在に支持
   するとともに後輪駆動用モータを有する動力ユニットを
   取付けたことを特徴とする電動自転車。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電動自転車において、後
   輪の一側方で前後方向に延びて後輪を回転自在に支持す
   る後輪支持用ステーを車体フレームと共通の金型によっ
   て車体フレームに一体に成形したことを特徴とする電動
   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、車体フレームにバッテリーボックスを車体
   の側方から着脱できるように搭載したことを特徴とする
   電動自転車。