JP2004168307A

JP2004168307A - 補助動力アシスト式自転車

Info

Publication number: JP2004168307A
Application number: JP2004032652A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Tsutsumigoshi; 忍堤腰; Hisao Nagai; 久雄永井; Tadashi Matsuura; 忠史松浦; Kosaku Yamauchi; 幸作山内
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】制御装置の冷却性を向上させるとともに、制御装置の破損を防止する。
【解決手段】ペダル踏力と電動モータ45の補助動力とを合成して駆動輪に伝達する補助動力アシスト装置３のケーシング44を車体側面視で車体フレーム２の略中央に搭載するとともに、電動モータ45の出力を制御する制御装置43を設け、この制御装置43をケーシング44の表面に沿って配設し、制御装置43が発生する熱をケーシング44に伝導させてケーシング44表面から外気に放熱可能にした。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータの動力で人力をアシストすることにより、登坂走行や向い風を受けながらの走行を容易にした補助動力アシスト式自転車に関する。

このような補助動力アシスト式自転車は、その車体フレームに補助動力アシスト装置が搭載されている。この補助動力アシスト装置は、例えばアルミ合金製のケーシングの内部に、電動モータと、差動装置や遊星ギヤ装置等の動力合成手段とが設けられるとともに、人力（ペダル踏力）により回転駆動されるクランク軸が軸支されたものである。

乗員がペダルを踏むと上記クランク軸が回転し、その回転力が上記動力合成手段に入力される。一方、電動モータの補助動力もギヤ等により減速されて動力合成手段に入力される。動力合成手段は、この人力と補助動力とを合成し、その合力を駆動輪に伝達する。

さらに、車体フレームには電動モータの電源をまかなうバッテリと、このバッテリの電圧をペダル踏力に応じて調整し、常に電動モータの出力をペダル踏力に見合った大きさに制御する制御装置が搭載される。この制御装置は、路面上の障害物や乗員の足との衝突による破損を防止するため、従来では路面から離れた位置、例えば車体の上部等に設置されていた。

しかしながら、このように制御装置を車体の上部等に設置すると、制御装置と補助動力アシスト装置との間が離れるため、補助動力アシスト装置内の電動モータを制御装置に接続するための電線が長くなり、電流抵抗の増大や配線の困難化を余儀なくされると同時に、電線が外部に露出することで外観の劣化や断線の懸念が生じる。

一方、制御装置が外部に露出していると、外方からの衝撃等を受けて制御装置が破損したり、外観が損なわれるといった難点があるため、制御装置を専用のケースに内蔵する必要があり、このケースを設けることによって発熱体である制御装置の冷却性が損なわる懸念があった。

また、上記ケースや、このケースを車体に固定するための専用のブラケット、さらには長い電線を接続する多数のコネクタ等が必要となり、部品点数の増大による組立性の低下や重量増に繋がっていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、制御装置の冷却性向上と、制御装置の破損防止とを両立可能な補助動力アシスト式自転車を提供することを目的とする。

また、本発明のもう一つの目的は、電線が長くなることによる電流抵抗の増大や配線の困難化、断線等の恐れをなくすとともに、電線の露出による外観の劣化を避け、さらに部品点数を削減することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項１に記載したように、ペダル踏力と電動モータの補助動力とを合成して駆動輪に伝達する補助動力アシスト装置のケーシングを車体側面視で車体フレームの略中央に搭載するとともに、上記電動モータの出力を制御する制御装置を設け、この制御装置を上記ケーシングの表面に沿って配設し、上記制御装置が発生する熱を上記ケーシングに伝導させてケーシング表面から外気に放熱可能にしたことを特徴とする。

また、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項２に記載したように、前記制御装置を前記ケーシングの表面に沿いかつ車体側面視でペダル踏力が入力されるクランク先端の回動軌跡内に配置し、上記ケーシングを上記制御装置が取り付けられる基部からケーシングに制御装置の熱を伝導するとともにその表面から外気に放熱する放熱体としたことを特徴とする。

さらに、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項３に記載したように、前記制御装置を前記ケーシング表面であって前記電動モータに近接して配置した上で、制御装置から電動モータに延びる電線をケーシング内部に通して結線したことを特徴とする。

そして、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項４に記載したように、前記制御装置は前記ケーシングの内部に電動モータとクランク軸および動力合成手段を内蔵したことを特徴とする。

また、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項５に記載したように、前記補助動力アシスト装置のケーシングを車体側面視で前記車体フレームのシートチューブ下端より下方の車体フレーム構成部材に締結固定して搭載したことを特徴とする。

請求項１の構成によれば、制御装置の熱をケーシング側に発散させて制御装置を効率良く冷却することができる。

請求項２の構成によれば、制御装置の冷却性を向上させるとともに、制御装置の破損を防止することができる。

請求項３の構成によれば、制御装置と電動モータとを接続する電線の長さが大幅に短縮され、しかもこの電線がケーシングに内蔵されて外部に露出しなくなるため、電流抵抗が減少するとともに配線が容易になり、断線等の恐れもなくなる上、電線が隠されることで外観の劣化を防止し、さらに部品点数を削減することができる。

請求項４の構成によれば、部品点数の削減に貢献することができる。

請求項５の構成によれば、制御装置の破損を防止することができる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側面図であり、図２は図１のII矢視による部分平面図である。また、図３(A)は図１のIIIA部拡大図、図３(B)は(A)のIIIB部における拡大縦断面図で、共に本発明の一実施例を示している。

この補助動力アシスト式自転車１は、パラレルチューブ型の車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の中央下部に補助動力アシスト装置３が搭載されている。

上記車体フレーム２は、その前頭部にヘッドパイプ４が位置し、このヘッドパイプ４からアッパーチューブ５とロアーチューブ６が平行して後斜め下方に延びている。上記アッパーチューブ５の中間部とロアーチューブ６の後端部付近は補強材７により連結され、アッパーチューブ５の後端部は急角度に設けられたシートチューブ８の下端部にシートラグ９を介して接合される。

上記シートラグ９からは左右一対のジョイントチューブ11が下方に向かって延びており、このジョイントチューブ11の下端部は左右に開かれ、車幅方向に延びるパイプ状のチェーンラグ12が固着されている。そして、上記チェーンラグ12からは左右一対のチェーンステー13が後方に向かって延びている。

一方、前記シートチューブ８の上端部付近からは左右一対のシートステー14が後斜め下方に延びており、これらのシートステー14の下端部がリヤエンド15を介して前記チェーンステー13の後端部に接合されている。

前記ロアーチューブ６の後端部と前記チェーンラグ12の下部には、それぞれ前部ブラケット16と後部ブラケット17が固着されており、これら前後のブラケット16,17に前記補助動力アシスト装置３がボルト18で固定される。このため、ロアーチューブ６の後端部は補助動力アシスト装置３を介してチェーンラグ12に連結され、補助動力アシスト装置３が車体フレーム２の構造部材を兼ねている。

車体フレーム２のヘッドパイプ４にはフロントフォーク19が回動自在に軸支され、このフロントフォーク19の下端部に前輪20が支持される。フロントフォーク19の上部にはハンドルポスト21を介してハンドルバー22が固定され、さらにフロントフォーク19には上記前輪20を覆うフロントフェンダ23と、前輪制動用のフロントブレーキ24、そして荷物積載用のバスケット25等が回動一体に設けられる。

また、車体フレーム２の後端部に位置する前記リヤエンド15には後輪26が軸支され、この後輪26を覆うリヤフェンダ27がチェーンステー13とシートステー14およびリヤエンド15に固定され、後輪制動用のリヤブレーキ28がシートステー14に設けられる。なお、リヤエンド15には駐車時に車体を立てるためのスタンド装置29も設けられている。

前記シートチューブ８には上方からシートポスト31が差し込まれて固定され、このシートポスト31の上端部にサドル32が取り付けられる。一方、補助動力アシスト装置３には車幅方向に延びるクランク軸33が軸支されており、このクランク軸33の両端部にクランク34Ｌおよびクランク34Ｒが固定され、両クランク34Ｌ，34Ｒの先端部にそれぞれペダル35が設けられている。

また、クランク軸33には補助動力アシスト装置３の右側に位置するドライブスプロケット36が軸装されており、このドライブスプロケット36と、後輪26に設けられたドリブンスプロケット37との間にチェーン38が巻装されている。

クランク軸33は、サドル32に着座した乗員が足でペダル35を踏むことによって矢印で示す正転方向に回転駆動され、ドライブスプロケット36はクランク軸33と同方向に回転し、この回転がチェーン38によってドリブンスプロケット37に伝達され、後輪26が駆動されるようになっている。

車体フレーム２のアッパーチューブ５とロアーチューブ６との間には、補助動力アシスト装置３に内蔵された電動モータ45を作動させるためのバッテリパッケージ40が固定されている。このバッテリパッケージ40は、例えば15個のバッテリ41と図示しない充電器とが合成樹脂製のバッテリケース42中に封入された構成となっている。

そして、補助動力アシスト装置３の上部には上記電動モータ45の出力を制御する制御装置43が取り付けられている。この制御装置43は、補助動力アシスト装置３のケーシング44の上部に配置され、かつ車体フレーム２の構成部材である前記アッパーチューブ５，ロアーチューブ６，シートラグ９，ジョイントチューブ11等の間に配置されている。

上記ケーシング44は例えばアルミ合金製であり、このケーシング44の内部には、前方に電動モータ45が、後方に動力合成手段としての差動装置46が、それぞれ内蔵されている。なお、前記クランク軸33は上記差動装置46と同軸的に軸支されている。

電動モータ45のピニオンギヤ48と差動装置46との間には減速ギヤ列49が設けられている。電動モータ45は前記バッテリパッケージ40の電力により起動し、その回転力が上記減速ギヤ列49により減速されて差動装置46に入力される。

一方、人力、即ちクランク軸33の回転力も差動装置46に入力され、差動装置46によって人力と電動モータ45の回転力（補助動力）とが合成され、その合力が前記ドライブスプロケット36から出力されて駆動輪である後輪26に伝達される。

このため、補助動力のアシストによってペダル35の踏力が大幅に低減され、登坂走行や向い風を受けながらの走行が非常に楽になる。なお、前記制御装置43は電動モータ45の出力と人力との比率が理想的な配分となるように電動モータ45の出力を制御する。

図３(A)および(B)に示すように、制御装置43はケーシング44の上部に設けられた制御装置収納部51に収納されている。この制御装置収納部51は、ケーシング44の上部に一体に設けられた収納基部52と、この収納基部52に固定される収納カバー53とを備えて構成される。

上記収納基部52は、ケーシング44の上部の肉厚を部分的に厚くしたもので、その上面は平坦に形成されており、ここに収納カバー53が図示しないビス等を用いて固定される。収納カバー53は、例えば合成樹脂により形成されており、その縁部にはラバー等の弾性材料でなるシール部材54が嵌め込まれ、収納基部52と収納カバー53との間が液密にシールされるようになっている。

制御装置43は、例えばＣＰＵユニット43Ａや可変抵抗器43Ｂ等の電装部品から構成されており、これらの電装部品43Ａ,43Ｂはビス等で収納基部52の上面に固定され、互いに電気接続されている。また、ＣＰＵユニット43Ａから延びる図示しない電線がケーシング44内を通って電動モータ45に結線される。

補助動力アシスト式自転車１の走行時には、制御装置43（43Ａ，43Ｂ）が発熱するが、この制御装置43が取り付けられている収納基部52が厚みのあるアルミ合金製であり、アルミ合金は熱伝導性に優れているため、収納基部52自体が制御装置43の放熱体となって制御装置43の熱をケーシング44側に発散させる。このため、制御装置43が効率良く冷却される。なお、ケーシング44は広い表面積を持っているため、制御装置43の熱が順次外気に放熱される。したがって、制御装置43の熱によりケーシング44が過熱する恐れはない。

しかも、制御装置43が収納カバー53に覆われるため、制御装置43の破損および外観の劣化が防止される。このように、制御装置43の冷却性向上と、破損および外観劣化の防止とを両立することができる。

また、制御装置43が電動モータ45に近接して配置されるので、両者を接続する電線が大幅に短縮され、しかもこの電線がケーシング44に内蔵されて外部に露出しなくなるため、電流抵抗が減少するとともに配線が容易になり、断線等の恐れもなくなる上、電線が隠されることで補助動力アシスト式自転車１の外観劣化が防止される。

なお、制御装置43のＣＰＵユニット43Ａとバッテリパッケージ40との間も電線で結線されるが、バッテリパッケージ40が補助動力アシスト装置３の近傍に配置されているため、この電線は非常に短くされ、外観が損なわれることがない。

さらに、制御装置43を覆う専用のケース類や、これを車体に固定するためのブラケット等が不要になるとともに、電線が短くなることでコネクタ等も不要になるため、部品点数が減少して組立性が向上し、重量の軽減とコストダウンに大きく貢献することができる。

また、制御装置43がケーシング44と車体フレーム１の構成部材（アッパーチューブ５，ロアーチューブ６，シートラグ９，ジョイントチューブ11等）とに囲まれているため、外方からの衝撃や乗員の足との衝突から制御装置43がガードされ、制御装置43の破損を一層効果的に防止することができる。

本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側面図。図１のII矢視による部分平面図。本発明の一実施例を示すもので、(A)は図１のIIIA部拡大図、(B)は(A)のIIIB部における拡大縦断面図。

符号の説明

１補助動力アシスト式自転車
２車体フレーム
３補助動力アシスト装置
８シートチューブ
16 シートチューブ下端より下方の車体フレーム構成部材である前部ブラケット
17 シートチューブ下端より下方の車体フレーム構成部材である後部ブラケット
26 駆動輪である後輪
34Ｌ，34Ｒクランク
43 制御装置
43Ａ制御装置を構成するＣＰＵユニット
43Ｂ制御装置を構成する可変抵抗器
44 ケーシング
45 電動モータ
46 差動装置
51 制御装置収納部
52 収納基部
53 収納カバー
54 シール部材

Claims

ペダル踏力と電動モータの補助動力とを合成して駆動輪に伝達する補助動力アシスト装置のケーシングを車体側面視で車体フレームの略中央に搭載するとともに、上記電動モータの出力を制御する制御装置を設け、この制御装置を上記ケーシングの表面に沿って配設し、上記制御装置が発生する熱を上記ケーシングに伝導させてケーシング表面から外気に放熱可能にしたことを特徴とする補助動力アシスト式自転車。
前記制御装置を前記ケーシングの表面に沿いかつ車体側面視でペダル踏力が入力されるクランク先端の回動軌跡内に配置し、上記ケーシングを上記制御装置が取り付けられる基部からケーシングに制御装置の熱を伝導するとともにその表面から外気に放熱する放熱体としたことを特徴とする請求項１に記載の補助動力アシスト式自転車。
前記制御装置を前記ケーシング表面であって前記電動モータに近接して配置した上で、制御装置から電動モータに延びる電線をケーシング内部に通して結線したことを特徴とする請求項１または２に記載の補助動力アシスト式自転車。
前記制御装置は前記ケーシングの内部に電動モータとクランク軸および動力合成手段を内蔵したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の補助動力アシスト式自転車。
前記補助動力アシスト装置のケーシングを車体側面視で前記車体フレームのシートチューブ下端より下方の車体フレーム構成部材に締結固定して搭載したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の補助動力アシスト式自転車。