JP2012030691A - 電動アシスト自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の電動アシスト自転車に比べて電池ホルダーの取付位置を下げることが可能な電動アシスト自転車を提供する。
【解決手段】電動アシスト自転車１は、電池４１を電源として駆動されるモータ４０によりペダル２３を踏み込む力をアシストする。フレーム１０のシートチューブ１２と後輪２０の間の空間が電池配置空間とされ、シートチューブ１２の背面には電池４１を収納した電池ケース４２を支持する上部電池ホルダー６０と下部電池ホルダー６１が取り付けられる。シートチューブ１２の下端から後方に延び出すチェーンステー２２は、最初は後下がりの傾斜で、途中から後下がりの度合いが緩和または後上がりとなる屈曲形状を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は電動アシスト自転車に関する。

電池駆動のモータでペダルを踏み込む力をアシストする電動アシスト自転車は、重い荷物を載せていたり、坂道を登ったりするときに楽であることから、それを選択して購入する消費者が多くなっている。特許文献１に電動アシスト自転車の例を見ることができる。

特開２００３−２３１４９３号公報（国際特許分類：Ｂ６２Ｍ２３／０２、Ｂ６２J１１／００）

電動アシスト自転車では、フレームのシートチューブと後輪の間の空間を電池配置空間として利用することが多い。シートチューブの背面には電池を収納した電池ケースを支持する電池ホルダーが取り付けられる。
上記構成の電動アシスト自転車で問題なのは、シートチューブ自体は水平に対し７０°前後の角度をなすよう後方に傾斜しているのに対し、チェーンステーはシートチューブからほぼ水平に延び出していることである。このため、シートチューブとチェーンステーは７０°から８０°と、鋭角をなす形で交わることになる。電池ホルダーはシートチューブから直角に突き出すため、その先端がチェーンステーにつかえないようにするためには、電池ホルダーを少し上寄りに取り付けねばならない。電池ホルダーとそれが支持する電池ケースの位置が上がればサドルを下げにくくなり、低身長の人には乗りにくいものとなる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、従来の電動アシスト自転車に比べて電池ホルダーの取付位置を下げることが可能な電動アシスト自転車を提供することを目的とする。

本発明の好ましい実施形態によれば、電動アシスト自転車は、電池駆動のモータでペダル踏力をアシストするものであって、フレームのシートチューブと後輪の間の空間が電池配置空間とされ、前記シートチューブの背面には前記電池を収納した電池ケースの少なくとも下端を支持する電池ホルダーが取り付けられるとともに、前記シートチューブの下端から後方に延び出すチェーンステーは、最初は後下がりの傾斜で、途中から後下がりの度合いが緩和または後上がりとなる屈曲形状を有する。
本発明の好ましい実施形態によれば、上記構成の電動アシスト自転車において、前記チェーンステーは、前記シートチューブから、当該シートチューブと直角をなす形で延び出す。

本発明によると、チェーンステーがシートチューブから後下がりの傾斜をもって延び出すため、電池ケースの少なくとも下端を支持する電池ホルダーは、先端がチェーンステーにつかえないので、シートチューブにおける取付位置を下げることができる。このため、電池ケースの位置が下がり、電動アシスト機能を備えない一般の自転車と同様に、サドルの高さを下げて低身長の人に乗りやすくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る電動アシスト自転車の側面図である。 前記電動アシスト自転車の部分拡大図である。 前記電動アシスト自転車のブロック構成図である。 本発明の第２実施形態に係る電動アシスト自転車の側面図である。 本発明を実施しない電動アシスト自転車の側面図である。 電動アシスト自転車のキャリア部の側面図である。 図６のキャリアの上面図である。 図７のＡ−Ａ断面図である。 図８に相当する従来のキャリアの断面図である。

以下、図１から図３に基づき本発明の第１実施形態に係る電動アシスト自転車の構造を説明する。
電動アシスト自転車１のフレーム１０は、前端のヘッドチューブ１１と、搭乗者の騎乗位置に配置されるシートチューブ１２をダウンチューブ１３で連結した構造を有する。シートチューブ１２には上端にサドル１４を有するシートポスト１５が上下位置調整可能に挿入される。ヘッドチューブ１１はハンドル１６のハンドルステム１７を回転自在に保持する。
前輪１８は、ハンドルステム１７に回転不能に連結するフロントフォーク１９に支持される。後輪２０は、シートチューブ１２の上端から後方に延び出すシートステー２１と、シートチューブ１２の下端から後方に延び出すチェーンステー２２によって支持される。
シートステー２１とチェーンステー２２はそれぞれ左右一対設けられ、後輪２０を挟むリアフォーク２３を形成する。
シートチューブ１２、ダウンチューブ１３、及びチェーンステー２２は一種の管継手であるハンガーラグ２４に接続され、溶接される。ハンガーラグ２４はペダル２５を備えたクランク２６を回転自在に支持する。クランク２６の回転力はチェーン２７により後輪２０に伝達される。
前輪１８に対しては、そのリムに制動をかける前ブレーキ２８が設けられる。前ブレーキ２８はフロントフォーク１９に支持されている。後輪２０に対しては、そのハブに対し制動をかける後ブレーキ（図示せず）が設けられる。
フロントフォーク１９とハンドルステム１７には前かご２９が取り付けられる。前かご２９の下にはヘッドランプ３０が取り付けられている。リアフォーク２３にはキャリア３１とスタンド３２が取り付けられる。
電動アシスト自転車１の要であるモータ４０（図３参照）は、前輪１８のハブの中にダイレクトドライブ方式のものが組み込まれている。モータ４０に電力を供給する電池４１は、シートチューブ１２の背面に着脱可能に取り付けられる電池ケース４２に収納されている。電池４１は充電可能な二次電池である。電動アシスト自転車１の制御を司る制御装置５０には、ハンドル１６に取り付けられた手元操作部５１より操作指示が伝えられる。
制御装置５０の主要構成要素はマイクロコンピュータ５２である。制御装置５０はインバータ５３を介してモータ４０を制御する。モータ４０は、ペダル２５を踏んでいるときは前輪１８を駆動する力を発生し、前進する電動アシスト自転車１の持つ慣性により前輪１８が回っているときは回生制動を行うものであり、回生制動時に発生する電力は電池４１の補助充電に利用される。
制御装置５０にはトルクセンサ５４からペダル踏力に関する情報が伝えられる。トルクセンサ５４はクランク２６の設置箇所に設けられている。
手元操作部５１には、電動アシスト走行を選択する電源スイッチや、電動アシスト走行の際の走行モードを選択するモードスイッチ、ヘッドランプ３０の点灯／消灯を選択するヘッドランプスイッチなどが配置されている。
ヘッドチューブ１１とハンドルステム１７の間にはハンドル切れ角検出装置５５が配置される。ハンドル切れ角検出装置５５が、ハンドル１６の切れ角が所定の大きさになったことを検出すると、制御装置５０はモータ４０によるアシスト力を弱める。これにより、ハンドル１６が大きく切られているところへ強力なアシスト力が加わってハンドルコントロールが難しくなり、転倒や暴走を招くといった事態を防ぐことができる。ハンドル１６を切れ角大の状態から切れ角小の状態に戻せば元のアシスト力に復帰する。
本発明の特徴とする点は、チェーンステー２２の形状にある。シートチューブ１２の下端から後方に延び出すチェーンステー２２は、最初は後下がりの傾斜で、途中から後下がりの度合いが緩和または後上がりとなる屈曲形状を有する。実施形態では、チェーンステー２２はシートチューブ１２と直角をなす形で延び出し、後輪２０の少し手前で屈曲して、それ以後の部分はやや後上がりの傾斜となっている。チェーンステー２２の前部の後下がり区間の長さは、後述する電池ホルダーの前後幅以上の長さに設定する。
シートチューブ１２と後輪２０の間の空間が電池配置空間とされており、ここに電池ケース４２が配置される。電池ケース４２は、シートチューブ１２の背面に取り付けられた電池ホルダーによって支持される。実施形態では、電池ホルダーは上部電池ホルダー６０と下部電池ホルダー６１によって構成される。下部電池ホルダー６１は電池ケース４２の下端を受ける鋼板製の部品であって、シートチューブ１２に溶接で固定される。図２に示す通り、下部電池ホルダー６１には電池ケース４２に電気的に接続する接続端子を有するコネクター６２が取り付けられている。上部電池ホルダー６０には電池ケース４２を取り外せないようにロックするキー部６３が設けられている。
上部電池ホルダー６０と下部電池ホルダー６１はそれぞれシートチューブ１２に対し直角をなす形で取り付けられるが、前述の通り、チェーンステー２２もシートチューブ１２と直角をなす形で延び出しているため、下部電池ホルダー６１をぎりぎりまでチェーンステー２２に寄せても、下部電池ホルダー６１の先端がチェーンステー２２につかえない。このため、下部電池ホルダー６１と、電池ケース４２のサイズから下部電池ホルダー６１に対する距離が自動的に定まる上部電池ホルダー６０の位置を引き下げることができ、シートチューブ１２に対するシートステー２１の接続位置と、シートチューブ１２の上端の高さそのものも引き下げることができる。その結果、サドル１４の下限位置が下がり、電動アシスト機能を備えない一般の自転車と同様に、サドル１４の高さを下げて低身長の人に乗りやすくすることができる。
本発明の実施にあたっては、チェーンステー２２の製造工程に曲げ工程を追加するだけでよく、コストをかけずにサドル下限位置引き下げという目的を達成することができる。
本発明の利点は、図５に示す、本発明を実施していない電動アシスト自転車と比較すれば明白である。図５の電動アシスト自転車１０１（構成要素の符号は、本発明の実施形態の説明に用いた符号をそのまま使用する）では、チェーンステー２２は屈曲しておらず直線状であり、シートチューブ１２に対し鋭角をなしている。このため、下部電池ホルダー６１の先端がチェーンステー２２につかえてしまい、下部電池ホルダー６１の取付位置を下げることができない。下部電池ホルダー６１の取付位置が下がらなければ上部電池ホルダー６０の取付位置も下がらず、シートチューブ１２に対するシートステー２１の接続位置と、シートチューブ１２の上端の高さそのものも下がらない。その結果、サドル１４の下限位置が下がらず、低身長の人には乗りにくいものになる。
本発明の第２実施形態を図４に示す。第１実施形態の電動アシスト自転車１では、チェーンステー２２がシートチューブ１２と直角をなす形で延び出していたが、第２実施形態の電動アシスト自転車１では、チェーンステー２２はシートチューブ１２に対し少しだけ鋭角をなす形で延び出している。このため、下部電池ホルダー６１の先端がチェーンステー２２に当たるので、その箇所を溶接する。このように下部電池ホルダー６１を、シートチューブ１２とチェーンステー２２を橋渡しする形で両者に溶接することにより、下部電池ホルダー６１の取り付けが堅牢化する上、フレーム１０の剛性も向上する。
キャリア３１は従来のキャリアに比べ構造が改善されている。それを図６から図８に基づき説明する。
キャリア３１は鉄・アルミニウム・ステンレススチール等の金属からなり、次の部材を組み合わせて構成される。その部材とは、内フレーム７０、外フレーム７１、前ビーム７２、後ビーム７３、及びステー７４である。
内フレーム７０はコ字形の部材であって、そのコの字は前方に向かって開いており、前端部分は外フレーム７１の下をくぐって前方に突き出す。その部分はシートステー２１にボルト７５で連結される連結部７６となる。
外フレーム７１は内フレーム７０を囲む平面形状が隅丸長方形の部材であり、長手方向は電動アシスト自転車１の前後方向に一致している。外フレーム７１の後寄りの箇所の下面には左右一対の紐掛け７７が溶接固定されている。
前ビーム７２と後ビーム７３は電動アシスト自転車１の前後方向と直交する棒状の部材であって、互いに間隔を置く形で、それぞれ内フレーム７０と外フレーム７１に下からあてがわれ、内フレーム７０と外フレーム７１の両方に対し溶接される。この溶接により、キャリア３１が形作られることになる。
前ビーム７２の両端は下方に折れ曲がり、紐掛け７８となっている。後ビーム７３の両端も下方に折れ曲がるが、ここにはステー７４がリベット７９で連結されている。ステー７４はリベット７９を中心として回動でき、先端は後輪２０のハブ軸に、スタンド３１及びリアフェンダー８０と共にナット８１で固定される。
キャリア３１の特徴とするところは、内フレーム７０の材料として中実の丸棒を採用した上で、外フレーム７１の材料として、内フレーム７０の丸棒と外径の等しい円形断面のパイプを採用した点にある。このようにすることにより、図８に示す通り内フレーム７０と外フレーム７１の上面の高さが揃い、荷物を安定して載せられることになる。
自転車のキャリアは、ＪＩＳ規格やＢＡＡ（BICYCLE ASSOCIATION (JAPAN) APPROVED）基準で定められている、荷重や変形量に関する強度基準に適合していなければならない。強度的に重要な役割を果たすのは、ステー７４はもちろんであるが、連結部７６が形成された内フレーム７０であり、そのために内フレーム７０は中実の丸棒で形成されている。
他方外フレーム７１には、内フレーム７０ほどの強度は要求されないので、図９に示す従来のキャリア１３１では、外フレーム７１の材料として、内フレーム７０よりも外径の小さい中実の丸棒が採用されていた。図９に示す通り、内フレーム７０と外フレーム７１の上面間に高さの違いＺが生じることにより、キャリア３１の上面が面一にならず、底の平らな荷物には内フレーム７０だけが当たることになり、支持が不安定であった。
そこで、上述の通り、外フレーム７１の材料として、内フレーム７０の丸棒と外径の等しい円形断面のパイプを採用した。パイプとしては、従来の中実丸棒以上の強度のものを用いる。このようにすることにより、キャリア３１の強度を落とすことなく、キャリア３１の天面全体を面一にして、荷物の支持を安定させることができる。
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は電動アシスト自転車に広く利用可能である。

１ 電動アシスト自転車
１０ フレーム
１１ ヘッドチューブ
１２ シートチューブ
１６ ハンドル
１７ ハンドルステム
１８ 前輪
２０ 後輪
２２ チェーンステー
４０ モータ
４１ 電池
４２ 電池ケース
６０ 上部電池ホルダー
６１ 下部電池ホルダー

Claims (2)

1. 電池駆動のモータでペダル踏力をアシストする電動アシスト自転車において、
   フレームのシートチューブと後輪の間の空間が電池配置空間とされ、前記シートチューブの背面には前記電池を収納した電池ケースの少なくとも下端を支持する電池ホルダーが取り付けられるとともに、前記シートチューブの下端から後方に延び出すチェーンステーは、最初は後下がりの傾斜で、途中から後下がりの度合いが緩和または後上がりとなる屈曲形状を有することを特徴とする電動アシスト自転車。
2. 前記チェーンステーは、前記シートチューブから、当該シートチューブと直角をなす形で延び出すことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車。

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