JP2005297642A - 体力増進機能を持つ電動アシスト自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】乗り手が体重の軽重に関係なく合理的にペダルを漕ぎながら腰や脚の強化を図るトレーニングを可能にした，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車を提供する。
【解決手段】乗り手によるクランク軸１７の駆動時，電動アシストモードと充電モードとに任意に切り換え得るモード切換手段９１，９２，９９を備える，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車において，背当て３９付きのサドル１５を後輪１０ｒの前方且つ後輪１０ｒの上面より下方で前後位置調節可能に支持するサドルレール３１を，これに前方上向きの勾配を付与して配置する。前方上向き勾配のサドルレール３１上において，サドル１５の前後位置を調節すれば，サドル１５及び操向ハンドル間の前後方向間隔と上下方向間隔とを同時に増減調節することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は，ペダル付きクランク軸と後輪との間を連結する伝動装置に，発電・電動機のロータ軸を連結し，この発電・電動機に，乗り手によるクランク軸の駆動時，発電・電動機がペダル負荷に応じたバッテリからの給電により動力を発生する電動アシストモードと，発電・電動機からバッテリに充電する充電モードとに任意に切り換え得るモード切換手段を接続した，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車の改良に関する。

かゝる体力増進機能を持つ電動アシスト自転車は，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。
特開２００３−２０５０５０号公報

従来，かゝる体力増進機能を持つ電動アシスト自転車では，ペダル付きのクランク軸の直上にサドルを配置しているので，サドルに座った乗り手がクランク軸を駆動するには，ペダルに体重をかけながらペダルを漕ぐ必要があるが，このような動作は，腰や脚を強化するトレーニングとしては合理的とは言い難い。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，乗り手が体重の軽重に関係なく合理的にペダルを漕ぎながら腰や脚の強化を図るトレーニングを可能にした，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，ペダル付きクランク軸と後輪との間を連結する伝動装置に，発電・電動機のロータ軸を連結し，乗り手によるクランク軸の駆動時，発電・電動機がペダル負荷に応じたバッテリからの給電により動力を発生する電動アシストモードと，発電・電動機からバッテリに充電する充電モードとに任意に切り換え得るモード切換手段を備える，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車において，背当て付きのサドルを後輪の前方且つ後輪の上面より下方で前後位置調節可能に支持するサドルレールを，これに前方上向きの勾配を付与して配置し，前記サドルの前方に前記クランク軸を配置し，また前記サドルの前方且つ上方に前輪の操向のための操向ハンドルを配置したことを第１の特徴とする。

前記モード切換手段は，後述する本発明の実施例中の電子制御ユニット９１，アシスト・充電スイッチ９２及びモード切換回路９９に対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記クランク軸を，その回転軸線が前記操向ハンドルの下方で前記サドルの前方且つ上方にくるように配置したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記サドルレールを断面方形の単一の角パイプで構成する一方，このサドルレールに摺動可能に嵌合する支持部をサドルに設けたことを第３の特徴とする。

尚，前記支持部は，後述する本発明の実施例中の左右一対の挟持板３３，３３に対応する。

本発明の第１の特徴によれば，乗り手がサドルに座った状態での電動アシスト自転車の重心を充分に下げて，その安定性の向上を図ることができ，のみならず乗り手は，クランク軸を駆動するにはペダルを前方に押し出すことになるから，体重の軽重に関係なく脚力をペダルに効率良く伝達し得て，腰や脚の強化のためのトレーニングを合理的に行うことができる。

しかも前方上向き勾配のサドルレール上において，サドルの前後位置を調節すれば，サドル及び操向ハンドル間の前後方向間隔と上下方向間隔とを同時に増減調節することができ，したがって簡単な調節により乗り手の異なる体格に的確に対応させることができ，良好な操縦性を確保することができる。

また本発明の第２の特徴によれば，前方上向き勾配のサドルレール上において，サドルの前後位置を調節したときは，サドル及び操向ハンドル間の前後方向間隔と上下方向間隔のみならず，サドル及びクランク軸軸線間の前後方向間隔と上下方向間隔を同時に増減調節することができ，乗り手の異なる体格により的確に対応させることができる。

さらに本発明の第３の特徴によれば，サドルガイドレールを一本の角パイプで構成して，サドルの回転を阻止することができ，部品点数の削減と軽量化に大いに寄与し得る。

本発明の実施の形態を，図面に示す本発明の好適な実施例に基づき以下に説明する。

図１は本発明に係る三輪型電動アシスト自転車を，車体シェルを取り外した状態で示す側面図，図２は同正面図，図３は同背面図，図４は図１中の後輪懸架装置周辺部の平面図，図５は図４の５−５線断面図，図６は図４の６−６線断面図，図７は図４の７−７線断面図，図８は図５の８−８線断面図，図９は図８の９−９線断面図，図１０は上記電動アシスト自転車の伝動装置の平面図，図１１は図１０中のクラッチを接続状態で示す要部縦断平面図，図１２は同クラッチの遮断状態を示す平面図，図１３は上記電動アシスト自転車の電気回路図，図１４上記電動アシスト自転車に車体シェルを取り付けた状態を示す側面図，図１５は上記車体シェルの斜視図，図１６は図１４の１６−１６線断面図，図１７は図１４の１７−１７線断面図，図１８は図１７の１８−１８線断面図，図１９は図１８の１９−１９線断面図，図２０は図１７中の床枠及び床板の分解斜視図である。

先ず，図１〜図３において，体力増進機能を持つ三輪型電動アシスト自転車Ｂの車体フレームＦは，前部ヘッドパイプ１と，この前部ヘッドパイプ１から斜め下向きに延びる傾斜部２ａ及び，この傾斜部２ａの後端から後方へ水平に延びる水平部２ｂからなるメインパイプ２と，前部ヘッドパイプ１からメインパイプ２の上方へ斜め後方に突出するハンドル支持パイプ３と，このハンドル支持パイプ３及び前記傾斜部２ａ間を連結する第１ステー４と，ハンドル支持パイプ３の後端部に固設される後部ヘッドパイプ５と，第１ステー４及び水平部２ｂ間を連結する第２ステー６と，水平部２ｂの後端に直交して連結して水平に延びるクロスパイプ７とで構成される。そのクロスパイプ７には，その後面より突出する左右一対のブラケット８，８と，これらブラケット８，８の両外側でクロスパイプ７と直交してそれの前後に突出する左右一対の懸架腕９，９が溶接されている。

前部ヘッドパイプ１では，前輪１０ｆを支持するフロントフォーク１１の上端に一体に突設されたフォークステム１１ａが回転自在に支承され，後部ヘッドパイプ５では，操向ハンドル１２に結合されたハンドルステム１２ａが回転自在に支承される。そしてフォークステム１１ａの上端部と，ハンドルステム１２ａの下端部とはリンク機構１３を介して連結され，操向ハンドル１２の回動をフロントフォーク１１に伝達し得るようになっている。

前記クロスパイプ７における左右一対の懸架腕９，９の後端部には，左右一対の後輪１０ｒ，１０ｒが後輪懸架装置Ｓを介して昇降可能に連結され，第２ステー６からメインパイプ２の水平部２ｂにかけてサドル１５が取り付けられる。メインパイプ２の傾斜部２ａの中間部には，左右両端にペダル１６，１６を備えたクランク軸１７が回転自在に支承される。

上記後輪懸架装置Ｓについて，図４〜図７を参照しながら説明する。

後輪懸架装置Ｓは，前記左右一対の懸架腕９，９の後端部に，左右方向水平に同軸配置される左右一対の枢軸２６，２６を介して上下揺動可能に連結されるスイングアーム２０と，このスイングアーム２０及びその下方の車体フレームＦ間に介装されるクッションブロック２１，２１とで構成される。

スイングアーム２０は，開口部を後方に向けた平面視でコ字状の外側アーム部材２０ａと，この外側アーム部材２０ａの内側に配置され，開口部を前方に向けて両端部を外側アーム部材２０ａの前部に溶接した平面視でコ字状の内側アーム部材２０ｂとからなっており，これら外側及び内側アーム部材２０ａ，２０ｂの互いに隣接するアーム部により左右一対のリアフォーク２２，２２が構成される。即ち，スイングアーム２０は，左右のリアフォーク２２，２２を相互に一体的に連結して構成される。そしてリアフォーク２２，２２には，左右の後輪１０ｒ，１０ｒのハブをそれぞれ回転自在に支承する車軸２３，２３が固着される。

内側アーム部材２０ｂは，その前端に近接した部位に，下方に突出して同軸上に並ぶ左右一対の第１軸受部２４，２４を有する。また内側アーム部材２０ｂの下方に配置される左右の懸架腕９，９は，その後端部に，上方に突出して第１軸受部２４，２４とそれぞれ軸方向に隣接する左右一対の第２軸受部２５，２５を有しており，各隣接する第１及び第２軸受部２４，２５は，前記枢軸２６，２６によって相対回転自在に連結され，これによってスイングアーム２０は枢軸２６，２６周りに上下揺動可能となる。その際，各第１軸受部２４及び第２軸受部２５は，これらに支承される各枢軸２６を左右の後輪１０ｒ，１０ｒに挟まれる内側領域に位置させるように配置される。

各枢軸２６の前方において，上下方向で互いに対向する内側アーム部材２０ｂ及び懸架腕９の各間にクッションブロック２１が介装される。

各クッションブロック２１は，開口部を下向きにしたコ字状の上部取り付け部材２８と，この上部取り付け部材２８を間に置いて起立部を互いに対向させる前後一対のＬ字状の下部取り付け部材２９，２９と，上部取り付け部材２８及び両下部取り付け部材２９，２９間を弾性的に連結すべく，それらの前後方向対向面に焼き付けられる，ゴム等の弾性材からなるクッション部材３０とからなっており，上部取り付け部材２８は内側アーム部材２０ｂの下面に，下部取り付け部材２９，２９は懸架腕９の上面にそれぞれボルト等により固着される。

前記サドル１５のメインパイプ２への取り付け構造について，図１，図５，図８及び図９を参照しながら説明する。

サドル１５を支持する前後方向に延びる一本のサドルガイドレール３１がメインパイプ２の水平部２ｂ上方に配置される。このサドルガイドレール３１は，その前端部下面から突出する一本の前部脚３２と，その後端部側面から下方に突出する左右一対の後部脚３３，３３とを一体に備えており，その前部脚３２は前記第２ステー６に，後部脚３３，３３は，前記左右一対の懸架腕９，９の前端部にそれぞれボルトにより固着される。こうして取り付けられるサドルガイドレール３１は，前方上向きの勾配が付与される。

上記サドルガイドレール３１は，図８に明示するように，断面方形の一本の各パイプで構成されており，その上面に，サドル１５の底板に固着されるサドルフレーム１５ａが前後方向摺動可能に載置されると共に，そのサドルフレーム１５ａに固設された左右一対の挟持板３４，３４がサドルガイドレール３１の両側面に前後摺動可能に配置される。これら挟持板３４，３４の下端部は，サドルガイドレール３１の下方に突出しており，それらの下端部を締め具３５により相互に締めつけることにより，サドル１５はサドルガイドレール３１に固定される。こうして固定されるサドル１５の前方且つ上方に前記操向ハンドル１２が配置され，また前記クランク軸１７は，その回転軸線が操向ハンドル１２の下方でサドル１５の前方且つ上方にくるように配置される。

上記締め具３５は，両挟持板３４，３４の下端部を左右に貫通する締めつけボルト３６と，一方の挟持板３４の下端部外側面に当接していて締めつけボルト３６の先端が螺合される調節ナット３７と，締めつけボルト３６の基端部に，その直径方向の枢軸４８を介して取り付けされるカムレバー３８とからなっており，カムレバー３８は，これを締めつけボルト３６と直交する方向に倒すと両挟持板３４，３４間を緊締し，締めつけボルト３６の軸方向に起こすと，両挟持板３４に対する緊締を解除するようになっている。

図２，図３及び図５に示すように，サドル１５の底板に固着したサドルフレーム１５ａは，サドル１５の背面上方へ起立するように屈曲しており，その起立部に背当て３９が上下調節可能に取り付けられる。またサドルフレーム１５ａには，背当て３９の左右外側に突出する，パイプ製で長方形のグラブレール４７が溶接等により結合される。このグラブレール４７は，乗り手のサドル１５への乗り降りや，電動アシスト自転車Ｂの手押し時に握られるものである。

クランク軸１７と後輪１０ｒとの間を繋ぐ伝動装置Ｍについて，主として図１０〜図１２を参照しながら説明する。

伝動装置Ｍは，クランク軸１７側から第１チェーン伝動装置４１，第２チェーン伝動装置４２，フリーホイール付きの多段変速機４５，第３チェーン伝動装置４３，発電・電動機６１，クラッチ４６及び第４チェーン伝動装置４４を順次連ねて構成される。

第１チェーン伝動装置４１は，クランク軸１７に固設した第１駆動スプロケット５０と，メインパイプ２の水平部２ｂ（図１参照）前端部に回転自在に軸支される第１被動スプロケット５０′とに第１チェーン５１を巻き掛けて構成される。メインパイプ２には，第１チェーン５１の緊張度合いから，クランク軸１７に作用する負荷，即ちペダル負荷を検知するペダル負荷センサ６０が取り付けられる。

第２チェーン伝動装置４２は，第１被動スプロケット５０′に隣接して前記伝動軸５９に固設した第２駆動スプロケット５２と，前記クロスパイプ７（図１参照）のブラケット８，８に取り付けられる変速機４５の入力軸４５ａに固設した第２被動スプロケット５２′とに第２チェーン５３を巻き掛けて構成される。

変速機４５は，互いに同軸に配置される入力軸４５ａ及び出力軸４５ｂと，これら入力軸４５ａ及び出力軸４５ｂ間を連結し得る複数段の変速ギヤ列と，入力軸４５ａから出力軸４５ｂ側への一方向へのみ伝動を可能にするフリーホイールとを内蔵している。そのフリーホイールはクランク軸１７への逆負荷を遮断するものであるから，第１チェーン伝動装置４１又は第２チェーン伝動装置４２に設けることもできる。

第３チェーン伝動装置４３は，変速機４５の出力軸４５ｂに固設した第３駆動スプロケット５５と，スイングアーム２０に取り付けられた発電・電動機６１のロータ軸６１ａに固設した第３被動スプロケット５５′とに第３チェーン５６を巻き掛けると共に，この第３チェーン５６にテンショナ６２により弾発的に張りを与えて構成される。上記テンショナ６２は，変速機４５の出力軸４５ａ及び発電・電動機６１のロータ軸６１ａの何れか一方をスイングアーム２０の枢軸２６，２６と同軸に配置する場合には，これを省略することができる。

前記クラッチ４６は，スイングアーム２０に固定されて，発電・電動機６１のロータ軸６１ａの中間部を回転自在に支承するブラケット６３と，このブラケット６３の外側面に隣接してロータ軸６１ａに軸方向移動不能に取り付けられる円筒状のリテーナ６４と，ロータ軸６１ａの先端部に軸受ブッシュ６５を介して回転自在且つ軸方向移動不能に取り付けられる固定ドグクラッチ部材６６と，リテーナ６４及び固定ドグクラッチ部材６６間でロータ軸６１ａに摺動可能にスプライン嵌合して，固定ドグクラッチ部材６６に係脱し得る可動ドグクラッチ部材６７と，リテーナ６４及び可動ドグクラッチ部材６７間に縮設されて可動ドグクラッチ部材６７を固定ドグクラッチ部材６６との係合方向に付勢するクラッチばね６８とを備えている。可動ドグクラッチ４６の後端部は，リテーナ６４の外周面にも摺動可能に嵌合しており，その後端部外周にはフランジ６７ａが形成されている。ブラケット６３の外側面に立設された支柱６９には，可動ドグクラッチ部材６７を囲繞して，そのフランジ６７ａの前面に当接可能に対向する環状のレリーズレバー７０の基端部がピボット軸７１により取り付けられる。レリーズレバー７０の先端部には，操向ハンドル１２又はその近傍の車体フレームＦに軸支されたクラッチレバー７２に連なるクラッチワイヤ７３が接続される。またこのレリーズレバー７０とブラケット６３間には，レリーズレバー７０を可動ドグクラッチ部材６７を固定ドグクラッチ部材６６側に付勢する戻しばね７４が縮設される。

クラッチレバー７２は，通常，クラッチワイヤ７３を緩めたオン位置に置かれており，したがってレリーズレバー７０は戻しばね７４及びクラッチばね６８の付勢力により固定ドグクラッチ部材６６との係合位置に保持されることで，ロータ軸６１ａの回転を可動ドグクラッチ部材６７を経て固定ドグクラッチ部材６６に伝達することを可能にする。即ちクラッチ４６は接続状態にある。一方，クラッチレバー７２をオフ位置に操作してクラッチワイヤ７３を牽引すると，レリーズレバー７０がフランジ６７ａを押圧して可動ドグクラッチ部材６７を固定ドグクラッチ部材６６から引き離することで，ロータ軸６１ａから固定ドグクラッチ部材６６への伝動を遮断する。即ちクラッチ４６は遮断状態となる。

第４チェーン伝動装置４４は，前記固定ドグクラッチ部材６６に一体的に形成された第４駆動スプロケット５７と，左右何れか一方の後輪１０ｒ，図示例では左側の後輪１０ｒのハブに結合した第４被動スプロケット５７′との第４チェーン５８を巻き掛けて構成される。したがって，クラッチ４６の接続及び遮断により，ロータ軸６１ａ及び第４駆動スプロケット５７間の接続及び遮断が制御される。

第１チェーン伝動装置４１の全体及び第２チェーン伝動装置４２の前半部は，メインパイプ２に固着されるチェーンカバー７５（図１及び図１６参照）によって覆われる。したがってサドル１５に座った乗り手は，第１及び第２上記チェーン伝動装置Ｍへの接触から保護される。

ブレーキ装置について，図２，図４及び図１０により説明する。

前輪１０ｆには，これを制動するキャリパ式のフロントブレーキ８０が，また第４チェーン伝動装置４４と反対側の後輪１０ｒには，これを制動するドラム式のリアブレーキ８１がそれぞれ設けられる。フロントブレーキ８０の作動部には，操向ハンドル１２に右グリップに隣接して取り付けられたフロントブレーキレバー８２と，メインパイプ２の前部に取り付けられたパーキングレバー８３とが，第１ブレーキワイヤ８４及び第２ブレーキワイヤ８５をそれぞれ介して接続される。したがって，フロントブレーキレバー８２及びパーキングレバー８３の何れか一方を操作することにより，フロントブレーキ８０を作動することができる。

またリアブレーキ８１の作動部には，操向ハンドル１２に左グリップに隣接して取り付けられたリアブレーキレバー８６と，スイングアーム２０に取り付けられたブレーキモータ８７の作動レバー８７ａとに第３ブレーキワイヤ８８及び第４ブレーキワイヤ８９をそれぞれ介して接続される。したがって，リアブレーキレバー８６を操作し，又はブレーキモータ８７を作動することによりリアブレーキ８１を作動することができる。

尚，図２及び図１０中，符号１８は変速機４５の切り換えのためのシフトレバーである。

図１３において，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車Ｂの電気回路について説明する。

バッテリ９０及び発電・電動機６１間には，電力の授受を切り換えるモード切換駆動回路９１が介装される。電子制御回路装置９９は，モード切換駆動回路９１を制御する主制御回路９９ａ及び，操作盤９６上のスイッチ及び表示器類との間で信号の授受を行いながら主制御回路９９ａの作動を補助する副制御回路９９ｂとからなっている。

操作盤９６に設けられるスイッチ及び表示器類を具体的に挙げると，モード切換駆動回路９１を電動アシストモードと充電モードとに切り換えるアシスト・充電切換スイッチ９２，このモード切換駆動回路９１の充電モード時，発電・電動機６１からバッテリ９０への充電量を調節することによりペダル負荷を調節するためのペダル負荷調節ダイヤル９３，バッテリ９０の電力残量を表示する複数の電力残量表示ランプ９４，バッテリ９０の電力残量が規定値以下に低下した場合，発電・電動機６１からバッテリ９０への強制充電が行われる状態を示す強制充電表示ランプ９５等である。操作盤９６は，操向ハンドル１２の中央部に取り付けられる。

また主制御回路９９ａには前記ペダル負荷センサ６０の出力信号が入力され，アシスト走行時，バッテリ９０から発電・電動機６１への給電量をペダル負荷に応じて制御するようになっている。

さらに主制御回路９９ａには，前輪１０ｆ又は後輪１０ｒの回転速度を車速として検知する車速センサ９７の出力信号が入力され，車速が比較的高速の第１所定値を超えたと主制御回路９９ａが判別したときは，主制御回路９９ａが速度警報ブザー９８を作動し，車速が第１所定値より高い第２所定値を超えたと主制御回路９９ａが判別したときは，主制御回路９９ａが前記ブレーキモータ８７を作動して第４ブレーキワイヤ８９を牽引し，リアブレーキ８１を自動的に作動させるようになっている。

前記モード切換駆動回路９１及び主制御回路９９ａは，同一の基板上に構成されて電気回路組立体１０３をなすもので，それは図３〜図５に示すように，左右の後輪１０ｒ，１０ｒ間において，バッテリ９０と共に，スイングアーム２０上に弾性部材を介して取り付けられる。

一方，副制御回路９９ｂは，メインパイプ２の傾斜部２ａ側面（図１参照）に取り付けられる。この副制御回路９９ｂは，前記チェーンカバー７５で覆われるように配置される。

尚，速度警報ブザー９８の取り付け場所は任意であるが，例えば図３に示すように背当て３９の背面に取り付けられば，デッドスペースの利用と共に，乗り手に警報音を確実に聞かせることができて好都合である。

発電・電動機６１の（＋）側端子と（−）側端子との間には，後退ブレーキ回路１００が接続される。この後退ブレーキ回路１００は，上記端子間を接続する電路１０１にダイオード１０２を挿入して構成され，ダイオード１０２は，（−）側端子から（＋）側端子への電流の流れを許容するようになっている。

図１４〜図２０において，車体フレームＦには，電動アシスト自転車Ｂ全体を上方から覆う合成樹脂（例えばＦＲＰ，ＡＢＳ）製の車体シェル１０５が取り付けられ，その内部は，乗り手を収容するキャビン１０６となる。この車体シェル１０５は，下面を開放した流線型をなしており，その両側壁には，乗降口１０７，１０７が設けられると共に，これら乗降口１０７，１０７を開閉するドア１０８，１０８の前端部が軸支される。各ドア１０８も合成樹脂製であって，スライド透明板１０９により開閉可能のサイドウィンド１１０を有する。また車体シェル１０５には，それぞれ透明シールド板が嵌め込まれるフロントウィンド１１１，左右のフロントクォータウインド１１２，リアウインド１１３，左右のリアクォータウインド１１４が設けられ，またフロントウインド１１１のシールド板面を払拭するためのワイパ１１８が装備される。さらに車体シェル１０５の前部にはヘッドライト１１５及び左右のウインカランプ１１６，１１６が，後部には左右のウインカランプ１１７，１１７がそれぞれ装備される。

車体フレームＦへの車体シェル１０５の取り付けのために，前部ヘッドパイプ１には，その左右外側方に突出した支持杆１２０が固設され，この支持杆１２０は，その両端にＬ字状の前部連結部材１２１，１２１を備えている。また前記クロスパイプ７の左右両端にはＬ字状の後部連結部材１２５，１２５が設けられる。そして前部連結部材１２１，１２１には，車体シェル１０５前部の左右内壁固設されたＬ字状の前部連結部材１２２，１２２が弾性部材１２３を挟んでボルト結合され，また後部連結部材１２５，１２５には，車体シェル１０５後部の左右内壁固設されたＬ字状の後部連結部材１２６，１２６が弾性部材１２３を挟んでボルト１２８により結合される。こうして車体シェル１０５は車体フレームＦに取り付けられ，車体フレームＦ及び車体シェル１０５間の振動を弾性部材１２３，１２７に吸収させるようになっている。

また車体フレームＦには，車体シェル１０５の開放下面の中央部を閉じるように，床１３０が取り付けられる。この床１３０は，格子状の床枠１３１と，左右に分割されて床枠１３１の上面に接合される床板１３２とからなっている。床枠１３１の前端部上面には床板１３２を貫通する支柱１３３が立設される。その際，支柱１３３は，その下端に形成した連結フランジ１３３ａが床枠１３１の前端部上面に固設した下部フランジ１３１ａにボルト結合される。また支柱１３３は，その上端に形成した上部フランジ１３３ｂが前記メインパイプ２の傾斜部２ａに固設したブラケット１３４（図１参照）にボルト結合される。また床枠１３１の左右後端部は，前記クロスパイプ７の左右両端部にＵボルト１３５（特に図１９参照）を介して固着される。床板１３２には，前記チェーンカバー７５との干渉を回避する切欠き１３６が設けられている。こうして床は，車体フレームＦに取り外し可能に固着される。

さらに床板１３２の前端部と車体シェル１０５の内壁には，図１に明示するように，前輪１０ｆの上部及び背面を覆って車体シェル１０５の開放下面の前部を閉じるフロントカバー１３７が着脱可能に連結され，また床板１３２の後端部と車体シェル１０５の内壁には，左右の後輪１０ｒ，１０ｒの他，バッテリ９０及び電気回路組立体１０３を上方から覆って車体シェル１０５の開放下面の後部を閉じるリアカバー１３８が着脱可能に連結される。

こうして車体シェル１０５内のキャビン１０６は，床１３０，フロントカバー１３７及びリアカバー１３８によって略密閉状態にされるので，キャビン１０６への風雨の浸入を防ぐことができ，したがって冬季でも，乗り手を寒さから保護することができる。またフロントカバー１３７及びリアカバー１３８の一方，若しくは両方，又は床１３０及び両カバー１３７，１３８の全部を取り外すことにより，走行風を車体シェル１０５の下方からキャビン１０６に適度に取り入れることができ，夏季でも爽快な運転が可能である。また後輪１０ｒ，１０ｒを覆うリアカバー１３８がバッテリ９０及び電気回路組立体１０３を覆うカバーを兼用することになるから，バッテリ９０及び電気回路組立体１０３専用のカバーは不要であり，簡単な構造でキャビン１０６内の体裁を整えることができる。

次に，この実施例の作用について説明する。
［電動アシスト走行］
先ずクラッチ操作レバー７２をオン位置にセットしてクラッチ４６を接続状態にし，次いでアシスト・充電切換スイッチ９２をアシスト側に切り換える。すると，モード切換駆動回路９１は電子制御回路装置９９により電動アシストモードとされるので，発電・電動機６１は，ペダル負荷に応じてバッテリ９０から給電されるようになる。そこで，乗り手がペダル１６，１６を駆動すれば，その駆動力は，第１チェーン伝動装置４１，第２チェーン伝動装置４２，変速機４５，第３チェーン伝動装置４３，ロータ軸６１ａ，クラッチ４６及び第４チェーン伝動装置４４を順次経て後輪１０ｒに伝達する。その際，電子制御回路装置９９は，ペダル負荷センサ６０から入力されるペダル負荷信号に応じてバッテリ９０から発電・電動機６１への給電量を制御するので，発電・電動機６１は，ペダル負荷に応じた動力をロータ軸６１ａから発生して伝動装置Ｍに伝達し，乗り手の駆動力に加算することになり，乗り手はペダル１６，１６を介してクランク軸１７を軽快に駆動して，電動アシスト自転車Ｂを走行させることができる。
［車速制御］
走行中，例えば下り坂で車速が上昇して，第１所定値を超えると電子制御回路装置９９が速度警報ブザー９８を鳴らして，乗り手にブレーキ操作を喚起させ，更に車速が上昇して第１所定値より高い第２所定値を超えると，電子制御回路装置９９はブレーキモータ８７を作動してリアブレーキ８１を自動的に作動させるので，車重の重い車体シェル１０５付きの電動アシスト自転車Ｂでも，その車速の過上昇を確実に抑制することができて，急ブレーキ時の制動距離の増加を極力抑えることができる。

特に，ブレーキモータ８７の作動に先行して速度警報ブザー９８を鳴らすことは，乗り手にブレーキモータ８７の自動作動を予期させると共に，ブレーキ操作を積極的促すことなるから，車速の過上昇抑制に有効である。
［体力増進走行トレーニング］
クラッチ操作レバー７２は，上記の場合と同様にオン位置にセットしてクラッチ４６を接続状態にしておき，アシスト・充電切換スイッチ９２は充電側に切り換える。すると，モード切換駆動回路９１は電子制御回路装置９９により充電モードとされるので，発電・電動機６１は，逆負荷を受けると発電してバッテリ９０に充電し得るようになる。そこで，乗り手がペダル１６，１６を介してクランク軸１７を駆動すれば，その駆動力は，第１チェーン伝動装置４１，第２チェーン伝動装置４２，変速機４５，第３チェーン伝動装置４３，ロータ軸６１ａ，クラッチ４６及び第４チェーン伝動装置４４を順次経て後輪１０ｒに伝達し，それを駆動すると同時に，上記ロータ軸６１ａの回転により発電・電動機６１は発電状態となって，バッテリ９０に充電する。その発電に伴い発生する負荷が乗り手のペダル負荷に加えられることで，乗り手は，自転車Ｂを走行させながら体力増進トレーニングを行い，同時にバッテリ９０への充電を果たすことができる。この場合，ペダル負荷調節ダイヤル９３を強弱何れかの方向に回転すると，それに応じて発電・電動機６１からバッテリ９０への充電量が増減制御され，それによってペダル負荷の強弱を自由に調節することができるので，乗り手の体力や疲労度などに応じてペダル負荷を自由に調節し，トレーニングを無理なく快適に行うことができる。
［後退加速の抑制］
［電動アシスト走行］又は［体力増進走行トレーニング］の何れの場合でも，上り坂で乗り手の脚力が弱く，電動アシスト自転車Ｂが後退し始めると，発電・電動機６１のロータ軸６１ａを逆転されることで，発電・電動機６１が発生する電圧により（＋）側端子が（−）に，（−）側端子が（＋）に極性を反転するため，後退ブレーキ回路１００では，ダイオード１０２が導通状態となり，したがって発電・電動機６１は電気的に短絡状態となって大きなブレーキトルクを発生し，これによって電動アシスト自転車Ｂの後退加速を効果的に抑制することができる。この実施例の後退ブレーキ回路１００では，電動アシスト自転車Ｂの後退時，その後退を特別に検知するセンサを用いずに，発電・電動機６１を電気的に短絡状態にすることができるから，構成が極めて簡単である。
［体力増進定置トレーニング］
先ず，パーキングレバー８３を作動してフロントブレーキ８０を作動状態にすると共に，クラッチレバー７２をオフ位置に操作してクラッチ４６を遮断状態にし，またアシスト・充電切換スイッチ９２を充電側に切り換える。すると，［体力増進走行トレーニング］の場合と同様に，モード切換駆動回路９１は電子制御回路装置９９により充電モードとされるので，発電・電動機６１は，逆負荷を受けると発電してバッテリ９０に充電し得るようになる。そこで，乗り手がペダル１６，１６を介してクランク軸１７を駆動すれば，その駆動力は，第１チェーン伝動装置４１，第２チェーン伝動装置４２，変速機４５及び第３チェーン伝動装置４３を経てロータ軸６１ａに伝達するが，クラッチ４６の遮断により，第４チェーン伝動装置４４への伝達は行われない。したがって後輪１０ｒを停止したまゝで，ペダル１６，１６の駆動により発電・電動機６１に逆負荷を加えることになるから，発電・電動機６１は発電状態となって，バッテリ９０に充電する。その発電に伴い発生する負荷が乗り手のペダル負荷に加えられることで，乗り手は体力増進トレーニングを行い，同時にバッテリ９０への充電を果たすことができる。この場合もペダル負荷調節ダイヤル９３を強弱何れかの方向に回転すると，それに応じて発電・電動機６１からバッテリ９０への充電量が増減制御され，それによってペダル負荷の強弱を自由に調節することができるので，この場合も乗り手の体力や疲労度などに応じてペダル負荷を自由に調節し，トレーニングを無理なく快適に行うことができる。

この場合，自転車Ｂは，パーキングレバー８３の作動より定置状態に保持され，しかも前輪１０ｆを一輪，後輪１０ｒを二輪とした三輪車であって，特別なスタンド装置を用いることなく自立が可能であるから，自宅の車庫や庭先など設置場所を選ばず，体力増進のための定置型トレーニング装置として安全に使用することができ，しかも乗り手の運動エネルギはバッテリに充電される電力に変換されることになるから，エネルギの無駄がない。

また乗り手を収容するキャビン１０６は，車体シェル１０５，床１３０，フロントカバー１３７及びリアカバー１３８によりキャビン１０６への風雨の浸入を防いで乗り手を保護し，しかも自立可能の三輪型自転車Ｂでは，乗り手は停車時でも足を路面に接地させる必要はなく，足を風雨に曝すこともないから，天候の如何に拘らず，快適な走行及びトレーニングが可能である。

さらに乗り手は，ドア１０８の開放により，自動車と同様感覚で乗降口１０７からキャビン１０６への乗降を行うことができる。

ところで，このような体力増進機能を持つ三輪型アシスト自転車Ｂにおいて，後輪１０ｒ，１０ｒの上面より下方に配置された背当て３９付きのサドル１５の前方且つ上方に前記操向ハンドル１２が配置され，またこの操向ハンドル１２の下方でサドル１５の前方且つ上方にクランク軸１７の軸線が配置されるので，乗り手がサドル１５に座った状態での電動アシスト自転車Ｂの重心を充分に下げることができ，これに伴ない比較的重量が重い車体シェル１０５の高さを充分に下げることが可能となり，したがって三輪型自転車Ｂの重心を充分に下げ得て，運転の安定性を高めることができる。

またサドル１５及びクランク軸１７の上記配置により，乗り手は，クランク軸１７を駆動するにはペダル１６，１６を前方に押し出すことになるから，体重の軽重に関係なく脚力をペダル１６，１６に効率良く伝達し得て，腰や脚の強化のためのトレーニングを合理的に行うことができる。

その際，サドル１５の締め具３５を緩めて，サドル１５をサドルガイドレール３１に沿って前後に摺動させれば，サドルガイドレール３１が前述のように前方上向きに傾斜していることから，サドル１５及び操向ハンドル１２間の前後方向間隔と上下方向間隔のみならず，サドル１５及びクランク軸１７軸線間の前後方向間隔と上下方向間隔を同時に増減調節することができる。例えばサドル１５をサドルガイドレール３１に沿って前方へ摺動させたときは，サドル１５及び操向ハンドル１２間の前後方向間隔と上下方向間隔，並びにサドル１５及びクランク軸１７間の前後方向間隔と上下方向間隔を同時に狭めることができるから，したがって乗り手の異なる体格に的確に対応させることができ，良好な操縦性を確保することができる。

サドル１５の上記調節後は，締め具３５を締めつける。この締めつけによれば，左右の挟持板３４，３４が断面方形のサドルガイドレール３１の両側面に圧接することで，サドル１５のサドルガイドレール３１に対する摺動は勿論，サドルガイドレール３１の軸線周りの回転を阻止し，その固定を簡単，確実に行うことができる。特に，サドルガイドレール３１を一本の角パイプで構成して，サドル１５の回転を阻止するものであるから，部品点数の削減と軽量化に大いに寄与し得る。

クラッチ４６の遮断状態では，フロントブレーキ８０及びリアブレーキ８１を全て非作動状態にすれば，手押しにより電動アシスト自転車Ｂの前進及び後退を，発電・電動機６１に抵抗されることなく，自由に行うことができ，取り回し性が良好である。

後輪懸架装置Ｓにおいては，車体フレームＦ又は後輪１０ｒ，１０ｒに加わる上下方向の荷重が変化したとき，懸架腕９，９に対してスイングアーム２０が枢軸２６，２６周りに上下揺動するので，各クッションブロック２１において，上部取り付け部材２８及び下部取り付け部材２９，２９が相互に上下動して，クッション部材３０に剪断方向の弾性変形を与える。そのときクッション部材３０に発生する剪断応力により車体フレームＦ又は後輪１０ｒ，１０ｒに加わる上下方向の荷重は支持され，また後輪１０ｒ，１０ｒの上下振動はクッション部材３０の剪断変形により効果的に吸収されることになり，これにより乗り手に良好な乗り心地を与えることができる。

また左右の後輪１０ｒ，１０ｒの車軸２３，２３は互いに分離独立してはいるが，これら車軸２３，２３をそれぞれ支持する左右のリアフォーク２２，２２は，互いに一体に連結されているから，各後輪１０ｒ，１０ｒの単独上下動を抑制するスタビライザとして機能することができる。したがって，旋回走行時，車体フレームＦ系に働く遠心力に起因して，外輪側の後輪１０ｒが対応するクッションブロック２１のクッション部材３０を変形させながら車体フレームＦに対して相対的に上昇するときでも，内輪側の後輪１０ｒも同時に上昇させることになり，自転車Ｂは安定した旋回姿勢を維持することができる。また左右のリアフォーク２２，２２の左右の枢軸２６，２６は，左右の後輪１０ｒ，１０ｒ間の内側領域に配置されるので，枢軸２６，２６の設置によるも，自転車Ｂの全長及び横幅の増加を抑えることができ，自転車Ｂのコンパクト化に寄与し得る。さらにクッションブロック２１，２１の取り付け部においては，リアフォーク２２，２２の下方に車体フレームＦ後端部の懸架腕９，９が配置されるので，その車体フレームＦ上には，後輪１０ｒ，１０ｒに隣接して，後輪１０ｒ，１０ｒの上面より下方でサドル１５を容易に設置することができ，自転車Ｂの低重心化を効果的に図ることができる。

本発明は，上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，電動アシスト自転車Ｂは，前輪１０ｆを二輪，後輪１０ｒを一輪とした，自立可能の三輪車とすることもできる。また前後輪１０ｒ，１０ｒ何れも一輪とした電動アシスト自転車の場合には，［体力増進定置トレーニング］時，自立のための特別なスタンド装置を採用すればよい。また図１３中のダイオード１０２に代えて，サイリスタ，ＩＧＢＴ，ＦＥＴその他の半導体を用いることができる。

本発明に係る三輪型電動アシスト自転車を，車体シェルを取り外した状態で示す側面図。 同正面図。 同背面図。 図１中の後輪懸架装置周辺部の平面図。 図４の５−５線断面図。 図４の６−６線断面図。 図４の７−７線断面図。 図５の８−８線断面図。 図８の９−９線断面図。 上記電動アシスト自転車の伝動装置の平面図。 図１０中のクラッチを接続状態で示す要部縦断平面図。 同クラッチの遮断状態を示す平面図。 上記電動アシスト自転車の電気回路図。 上記電動アシスト自転車に車体シェルを取り付けた状態を示す側面図。 上記車体シェルの斜視図。 図１４の１６−１６線断面図。 図１４の１７−１７線断面図。 図１７の１８−１８線断面図。 図１８の１９−１９線断面図。 図１７中の床枠及び床板の分解斜視図。

符号の説明

Ｂ・・・・・電動アシスト自転車
Ｍ・・・・・伝動装置
１０ｆ・・・前輪
１０ｒ・・・後輪
１２・・・・操向ハンドル
１５・・・・サドル
１７・・・・クランク軸
３１・・・・サドルレール
３４・・・・支持部（挟持板）
３９・・・・背当て
６１・・・・発電・電動機
９０・・・・バッテリ
９１，９２，９９・・・モード切換手段
９１・・・・モード切換手段の一部の電子制御ユニット
９２・・・・モード切換手段の一部のアシスト・充電スイッチ
９９・・・・モード切換手段の一部のモード切換回路

Claims (3)

1. ペダル（１６）付きクランク軸（１７）と後輪（１０ｒ）との間を連結する伝動装置（Ｍ）に，発電・電動機（６１）のロータ軸（６１ａ）を連結し，乗り手によるクランク軸（１７）の駆動時，発電・電動機（６１）がペダル負荷に応じたバッテリ（９０）からの給電により動力を発生する電動アシストモードと，発電・電動機（６１）からバッテリ（９０）に充電する充電モードとに任意に切り換え得るモード切換手段（９１，９２，９９）を備える，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車において，
   背当て（３９）付きのサドル（１５）を後輪（１０ｒ）の前方且つ後輪（１０ｒ）の上面より下方で前後位置調節可能に支持するサドルレール（３１）を，これに前方上向きの勾配を付与して配置し，前記サドル（１５）の前方に前記クランク軸（１７）を配置し，また前記サドル（１５）の前方且つ上方に前輪（１０ｆ）の操向のための操向ハンドル（１２）を配置したことを特徴とする，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車。
2. 請求項１記載の体力増進機能を持つ電動アシスト自転車において，
   前記クランク軸（１７）を，その回転軸線が前記操向ハンドル（１２）の下方で前記サドル（１５）の前方且つ上方にくるように配置したことを特徴とする，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車。
3. 請求項１又は２記載の体力増進機能を持つ電動アシスト自転車において，
   前記サドルレール（３１）を断面方形の単一の角パイプで構成する一方，このサドルレール（３１）に摺動可能に嵌合する支持部（３４）をサドル（１５）に設けたことを特徴とする，体力増進機能を持つ電動アシスト自転車。
   

Images