JP2015071323A

JP2015071323A - バッテリボックスのロック機構および電動アシスト自転車

Info

Publication number: JP2015071323A
Application number: JP2013206904A
Authority: JP
Inventors: 高橋　寛; Hiroshi Takahashi; 寛高橋; 優佑藤木; Yusuke Fujiki; 靖正武田; Yasumasa Takeda
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JP6211370B2

Abstract

【課題】バッテリボックスをロックする係止部がキー操作に追従して解錠方向に移動しないようにし、バッテリボックスが不用意に外れるのを防止する。【解決手段】バッテリボックス１の被係止部２と、該被係止部２に係脱する係止部３を有するバッテリボックスのロック機構４において、キー操作により、前記係止部３はその係止位置を保持しつつ、該係止部３の動作を規制する規制部６を規制位置と規制が解除される非規制位置に切替え可能に構成するとともに、キー解除操作により、前記規制部６が非規制位置に切り替わるように構成して、キー操作によっては、係止部３の動作を規制する規制部６の位置を規制位置と非規制位置との間で切り替えるだけで係止部３を動かすことはないので、キー操作を軽くできる利点がある上に、キー操作のみのキー解錠状態ではバッテリボックス１が不用意に外れることを防止できて安全である。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリボックスに形成された被係止部と、該被係止部に係脱する係止部を有するバッテリボックスのロック機構に関する。好適には電動アシスト自転車等の補助動力駆動部に電源を供給するバッテリの車体への装着の際のロック機構に適用されるが、電動アシスト自転車に限定されることなく、自動二輪車等のバッテリ装着車両や補助動力が必要な運搬車両等、さらには車両のような移動体の他、移動することのない産業機器等における電源としてのバッテリボックスの装着におけるロック機構としても適用が可能である。

従来、自転車においてはペダル踏動により駆動力を得ているが、登坂路を長時間にわたりペダル踏動にて走行する場合や、平坦な路であっても荷物を帯同してのペダル踏動は大きな労力を必要とし、特に、老人あるいは婦女子にとっては大変体力を消耗するものであった。そのようなことから、近年では、あまり体力を必要としない電動自転車や電動アシスト自転車が普及してきた。そして、このような主動力あるいは補助動力として自転車の動力の電源供給に供される比較的容量の大きいバッテリを収納するバッテリボックスは、充電のために頻繁に車体への着脱が行われる。そして、これらのバッテリボックスの車体への装着に関しては盗難防止や脱落防止の観点から、着脱が容易でありながら、意図しない取外しが容易に行えないようにロック機構を装備するように構成されている。

そのようなバッテリボックスの装着機構におけるロック機構として下記特許文献１に記載されたような脱着式バッテリボックスのロック機構が提案された。そのような従来の脱着式バッテリボックスのロック機構を図７を用いて説明すると、この脱着式バッテリボックスのロック機構は、キー１４８の操作によってボディ１４３内を可動なシリンダ１４６と、該シリンダ１４６の動作に追従して前記ボディ１４３から出没することによって、バッテリボックス１３２の係合溝１３２ａに係脱するフック１５１を含んで構成される脱着式バッテリボックスのロック機構において、前記フック１５１を、前記シリンダ１４６に対して移動可能に支持するとともに、突出方向に付勢し、該フック１５１の先端部にテーパ面１５１ｂを形成することによって、施錠状態におけるバッテリボックス１３２の装着動作によって解錠（フック１５１のみがシリンダ１４６方向に後退が可能）し、同バッテリボックス１３２の装着完了と同時に施錠（フック１５１がバッテリボックス１３２側に前進）するように構成されたものである。

このような構成により、バッテリボックス１３２を取り外した後に、ロック機構を施錠状態にしておけば、以後のバッテリボックス１３２の装着時には、その装着動作によってロック機構が自動的に解錠されて該バッテリボックス１３２が装着され、このバッテリボックス１３２の装着が終了すると同時に施錠されることになり、面倒なキー操作が不要となって、バッテリボックス１３２を片手で容易に装着することが可能となった。

特許第３６２２０２１号公報（特許請求の範囲等参照）

しかしながら、前記第１従来例の脱着式バッテリボックスのロック機構では、図７（Ａ）（Ｃ）に示されるように、バッテリボックス１３２をロックするところのフック１５１は、キー１４８の操作に追従してバッテリボックス１３２における係合溝１３２ａに係脱する形式であるために、キー１４８の解錠操作に応じてフック１５１が外れ方向に移動可能であるため、不用意にバッテリボックス１３２が外れてしまう虞れがあった。

そこで本発明では、前記従来の脱着式バッテリボックスのロック機構における課題を解決して、バッテリボックスをロック係止するフック等の係止部がキー操作に追従して解錠（開錠）方向に移動しないようにして、バッテリボックスが不用意に外れることがないようにできるバッテリボックスのロック機構を提供することを目的とする。

このため本発明は、バッテリボックスに形成された被係止部と、該被係止部に係脱する係止部を有するバッテリボックスのロック機構において、前記係止部の動作を規制する規制部を、キー操作により規制位置と非規制位置に切替え可能に構成し、キー解除操作により前記規制部が非規制位置に切り替わるように構成する一方、係止部はキー操作に係わらずその係止位置を保持することを特徴とする。また本発明は、前記キー解除操作に基づくキー解錠状態にて、バッテリボックスを取り外す動作に応じて前記係止部が前記被係止部から外れるように構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記バッテリボックスの取外し動作に応じて前記係止部が揺動移動して前記被係止部から外れるように構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記係止部を保持するベース部を備え、傾斜面が形成された前記係止部はバッテリボックスの装着動作に伴いベース部に対し直線移動で被係止部から外れた後復元してバッテリボックスの被係止部に係止され、該バッテリボックスの取外し動作に伴い前記係止部がバッテリボックスの被係止部により押されて前記ベース部とともに揺動して前記バッテリボックスの被係止部から外れるように構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記いずれかに記載のバッテリボックスのロック機構を備えた電動アシスト自転車を特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、請求項１に記載の構成要件である、バッテリボックスに形成された被係止部と、該被係止部に係脱する係止部を有するバッテリボックスのロック機構において、前記係止部の動作を規制する規制部を、キー操作により規制位置と非規制位置に切替え可能に構成し、キー解除操作により前記規制部が非規制位置に切り替わるように構成する一方、係止部はキー操作に係わらずその係止位置を保持することにより、キー操作によっては、係止部の動作を規制する規制部の位置を規制位置と非規制位置との間で切り替えるだけで係止部を動かすことはないので、キー操作を軽くできる利点がある上に、キー操作のみではバッテリボックスの被係止部からロック機構の係止部を離脱させることはないので、キー解錠状態でバッテリボックスが不用意に外れることを防止できて安全である。

また、請求項２に記載の構成要件である、前記キー解除操作に基づくキー解錠状態にて、バッテリボックスを取り外す動作に応じて前記係止部が前記被係止部から外れるように構成された場合は、キー解錠状態であっても、バッテリボックスを取り外す動作を行わない限りバッテリボックスが不用意に外れることがなく、バッテリボックスを取り外す動作に伴ってロック機構における係止部がバッテリボックスの被係止部から外れるので、係止部の係止位置保持に対しキー操作ではなくバッテリボックスの取外し動作で抗するので、負担を感じにくい。さらに、請求項３に記載の構成要件である、前記バッテリボックスの取外し動作に応じて前記係止部が揺動移動して前記被係止部から外れるように構成された場合は、キーの解除操作に基づくキー解錠状態であっても、ロック機構における係止部はバッテリボックスの取外し動作に応じた揺動運動が行われるまでは、バッテリボックスにおける被係止部から外れることがないので、バッテリボックスが不用意にはずれることがない。

さらにまた、請求項４に記載の構成要件である、前記係止部を保持するベース部を備え、傾斜面が形成された前記係止部はバッテリボックスの装着動作に伴いベース部に対し直線移動で被係止部から外れた後復元してバッテリボックスの被係止部に係止され、該バッテリボックスの取外し動作に伴い前記係止部がバッテリボックスの被係止部により押されて前記ベース部とともに揺動して前記バッテリボックスの被係止部から外れるように構成された場合は、係止部の傾斜面によりバッテリボックスの装着動作に伴い、係止部はベース部内を直線移動して後退した後復元してバッテリボックスの被係止部に係止されるので、ワンタッチにてバッテリボックスの自動係止ロックを行うことができるとともに、キー解錠状態で、バッテリボックスの取外し動作を開始するまでは、係止部を解錠方向に移動させることがないので、全くバッテリボックスを外す方向の力は作用せず安全である。バッテリボックスの取外し動作に伴い、直線移動とは異なる係止部の揺動動作によって初めてバッテリボックスの解錠が行われるので、キー解錠状態でのバッテリボックスの不用意な脱落等がきわめて有効に防止される。また、請求項５に記載の構成要件である、前記いずれかに記載のバッテリボックスのロック機構を備えた電動アシスト自転車を特徴とする場合は、車体を傾動させて駐輪させる場合がある電動アシスト自転車の車体に取り付けられるバッテリボックスの取外し等において、キー解除操作によってもバッテリボックスの取外し動作を行わないうちはバッテリボックスの解錠ができないので、傾動した車体からでも妄りにバッテリボックスが脱落することを防止できて安全である。

本発明のバッテリボックスのロック機構を示すもので、電動アシスト自転車にバッテリボックスが装着されつつある状態の要部斜視図とロック機構の要部斜視図である。同、バッテリボックスを装着する前の電動アシスト自転車の立パイプ近傍の要部斜視図である。同、バッテリボックスが装着された状態の電動アシスト自転車の立パイプ近傍の要部斜視図およびロック機構における係止部近傍の横断面図である。同、係止部が収納されるベース部の説明斜視図である。同、解錠（開錠）状態および施錠状態における係止部が収納されるベース部の被規制部とキーシリンダにおける規制部との関連動作を説明する斜視図である。同、キーシリンダケーシング内での係止部を収納したベース部の挙動を説明する各横断面図である。特許文献１に開示された第１従来例の脱着式バッテリボックスのロック機構の説明図である。

以下、本発明のバッテリボックスのロック機構および電動アシスト自転車を図面に基づいて説明する。本発明のバッテリボックスのロック機構は、図１に示すように、バッテリボックス１に形成された被係止部２と、該被係止部２に係脱（斜線矢印方向）する係止部３を有するバッテリボックスのロック機構４において、前記係止部３の動作を規制する規制部６を、キー操作により規制位置と非規制位置に切替え可能に構成し、キー解除操作により前記規制部６が非規制位置に切り替わるように構成する一方、係止部３はキー操作に係わらずその係止位置を保持することを特徴とする。

図１から図６は、本発明のバッテリボックスのロック機構の第１実施例を示す。図１は本発明のバッテリボックスのロック機構を示すもので、図１（Ａ）は電動アシスト自転車にバッテリボックスが装着されつつある状態の要部斜視図で、図１（Ｂ）はケーシングが省略されたロック機構の要部斜視図である。図２はバッテリボックスを装着する前の電動アシスト自転車の立パイプ近傍の要部斜視図である。図示は省略されているが、車体フレームの後ホーク（シートステー）１６の下端部とチェーンステー１４の後端部との接合部には後車輪１５のハブ部が軸支されており、該後ホーク１６には後車輪１５の回転をロックするリヤサークル錠１７が配設され、キーシリンダ１８を備える。車体フレームのヘッドパイプから後下方に延びる下部のダウンチューブの下端部と、上部にサドル９を支持する立パイプ（シートチューブ）１０の下端部との接合部には、ペダル踏力検出機構およびペダルクランク軸等が組み付けられたハンガー部１１が溶接等により接合される。

前記ハンガー部１１の後部、すなわちハンガー部１１と後端部に後車輪１５を軸支するチェーンステー１４の前端部との間には、図示しないブラケットが溶接等により接合されて配設され、該ブラケットの上面部にはバッテリ載置部１３が固定される。該バッテリ載置部１３の上部であって、立パイプ１０の後部と後車輪１５の前部との間の空間にバッテリを収納したバッテリボックス１が、図１に示したように、その下端部を中心とした揺動動作によって起立位置に装着される。図２におけるバッテリ載置部１３の上面の車体の僅か左側の溝２９にバッテリボックス１の下端部の適宜の凸部を挿入してバッテリボックス１が傾動装着に到ると、バッテリボックス１の下端部に露出せる補助動力駆動部への電源の供給や各種検出信号の接続線のコネクタ端子が、バッテリ載置部１３の上面の対応位置に配列されたコネクタ端子３０と整合して接続されることになる。

バッテリ載置部１３に載置して装着されるバッテリボックス１の上部側面には、ロック機構４におけるフック等の係止部３に対応して被係止部２が形成される。ロック機構４は図１（Ｂ）に示すような、キーシリンダ５と、これに組み合わされたフック等の係止部３が、斜線矢印のように直線移動自在にフックホルダを構成するベース部７に収納され、かつベース部７が支軸２２に対して白矢印のように解錠（開錠）方向に揺動自在に配設されている。そして、詳細は後述するが、ベース部７はキーシリンダ５のキー操作に基づく規制部６によってその揺動が規制自在に構成される。そして、ロック機構４は、前記バッテリボックス１の被係止部２に対応する立パイプ１０の、好適には左側面の対応する位置に設置される。通常、左側通行の車両である自転車にあっては車体の左側に搭乗者が立ってロック機構４等を操作することが多いからである。

図３（Ａ）はバッテリボックスが装着された状態の電動アシスト自転車の立パイプ近傍の要部斜視図であり、図３（Ｂ）はロック機構における係止部近傍の横断面図である。図３（Ａ）では、キーシリンダ５のケーシングが図示省略されている。図１（Ａ）（Ｂ）の黒矢印のようにして、バッテリボックス１における被係止部２がロック機構４におけるフックである係止部３を押圧すると、図３（Ｂ）に示すように、バッテリボックス１の装着に伴って被係止部２の先行側斜面３１がロック機構４における係止部３のバッテリボックス装着方向に面する傾斜面２６に作用して、直線移動の復元ばね２４の復元力に抗して係止部３を後退させた後、バッテリボックス１の被係止部２がロック機構４におけるフック等の係止部３と復元ばね２４の付勢力によって係止されることが理解される。

図４は係止部が収納されるベース部の説明斜視図である。図４（Ａ）に示すように、ロック機構４におけるフック等から構成される係止部３は、支軸２２（図１、図５および図６参照）の周りに揺動自在に支持されたフックホルダを構成するベース部７におけるフック収納部１９内に矢印のように直線移動自在に収納される。ベース部７はそのフック収納部１９の係止部３の移動方向にほぼ直交して延設される一対のアーム部２０、２０を有し、これらの先端近傍に各支軸孔２１が穿設される。これらの各支軸孔２１には、後述する図５に示すように、キーシリンダケーシング２５に植設される支軸２２が挿入され、キーシリンダケーシング２５に対してベース部７すなわち係止部３がコイルばね２３によって復元可能に揺動自在に配設されることになる。図４（Ｂ）はベース部７を下方から見た図である。図４（Ｃ）は係止部３がフック収納部１９内に収納されて組み立てられた状態の斜視図である。なお、フック収納部１９の上面には、後述するところの、ベース部７の揺動動作が規制される被規制部８が突出形成されている。

図５は解錠（開錠）状態および施錠状態における係止部が収納されるベース部の被規制部とキーシリンダにおける規制部との関連動作を説明する斜視図である。先ず、係止部３が収納されるベース部７の施錠状態について説明する。それに先立って、図６（Ｂ）（Ｃ）によって、バッテリボックス１の装着動作に伴い係止部３の係止動作を説明すると、バッテリボックス１の装着動作によりバッテリボックス１における被係止部２の先行側傾斜面３１（図３（Ｂ））が係止部３の傾斜面２６に当接することにより、ベース部７におけるフック収納部１９内に係止部３を復元ばね２４の復元力に抗して押し戻して、図６（Ｂ）の状態にした後、係止部３が復元ばね２４の復元力により図６（Ｃ）と同様の状態に戻って、バッテリボックス１における被係止部２と係止部３とが係合してロックされる。

図５（Ｃ）（Ｄ）の施錠状態にては、キーシリンダ５の下部の規制部６は図の規制位置にある。このとき、図５（Ｃ）に示すように、支軸２２を以てキーシリンダケーシング２５部に対して揺動自在に組み合わされた係止部３を収納するベース部７における被規制部８と前記キーシリンダ５の下部の規制部６とは干渉規制される関係にある。つまり、ベース部７はフック収納部１９の上面に形成された被規制部８の揺動軌跡にキーシリンダ５の下部の規制部６が位置することによりその揺動動作が規制されている。次いで、キーがキーシリンダ５に挿入されて回動されてキー解錠操作が行われると、キーシリンダ５（図１（Ｂ）参照）の回動動作に連動する規制部６が回動して図５（Ｂ）の非規制位置に位置する。つまり、規制部６が図５（Ｃ）における図面奥に移動し、ベース部７における被規制部８の揺動軌跡から退避するので、図５（Ａ）の状態のように、ベース部７すなわち係止部３はコイルばねから構成される復元ばね２３の復元力に抗して解錠方向（白矢印）に揺動することができる。

図６は、フックから構成される係止部３が収納されるベース部７部における断面図を含み、その断面からキーシリンダ側を見上げた図であり、キーシリンダ側の規制部６を見ることができる。図６（Ｂ）（Ｃ）は、ベース部７の揺動が規制され係止部３の直線移動のみが可能な状態で解錠および施錠状態にある。キー操作に基づくキーの解錠操作によって、規制部６がベース部７における被規制部８の揺動軌跡から退避するに到る。しかし、そのままでは、コイルばね２３の比較的大きな復元力によってベース部７の揺動は開始しない。人力によるバッテリボックス１の取外しすなわち解錠動作によって初めて、バッテリボックス１における被係止部２がロック機構４における係止部３のバッテリボックス取外し方向に面する平坦面３３を揺動方向に押圧する。これによって、図６（Ａ）に示すように、係止部３すなわちベース部７が支軸２２を中心としてコイルばね２３の復元力に抗して揺動するに到り、恰も、係止部３が直線的に後退した図６（Ｂ）の状態と同様となり、係止部３がバッテリボックス１の被係止部２から離脱するので、バッテリボックス１を取り外して充電等に供することができる。

なお、図６（Ｃ）に明示されるように、フック等から構成される係止部３の前面の傾斜面２６は、好適には支軸２２を中心とする半径Ｒ上に一致するような円弧状に構成される。このように構成することによって、係止部３がキーシリンダケーシング２５内において揺動する際に、前記ケーシング内との干渉隙間を最小限に抑制できるとともに、係止部３がキーシリンダケーシング２５から出没するためのフック孔２８との揺動干渉も最小限にすることができる。つまり、フック孔２８の開口面積を必要最小限にすることができるのである。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、本発明のバッテリボックスのロック機構が適用される部位、好適には、電動アシスト自転車に適用されるが、自動二輪車等のバッテリ装着車両や産業機器等における電源としてのバッテリボックスの装着におけるロック機構としても適用が可能である。そして、バッテリボックスの形状（図示の実施例のようなボックス形状の他、枠体形状でもよい）、形式、およびその被係止部の形状（バッテリボックスの装着時の被係止部の先行側に係止部前面の傾斜面に作用する傾斜面があり、係止部を適正にロックできれば、バッテリボックスの適宜部位に適宜の形状に形成できる）、バッテリボックスの装着形態（実施例のように、バッテリボックスの下端部を揺動中心とする揺動形態の他、ロック機構への水平方向の横移動形態（例えば、バッテリボックス載置部への横移動によるバッテリボックス底部のワンタッチ装着と、バッテリボックス上部における被係止部と係止部を有するロック機構への横移動による装着によるものでも可能である。その場合の、バッテリボックス載置部に設けられる配線のためのコネクタ端子等は横方向での接続形態とされる。また、設計上、シートステーとの干渉が回避できるなら、バッテリボックスの上方からの装着形態も考慮される。その場合は、ロック機構における係止部とバッテリボックスにおける被係止部との係合は、実施例の揺動係合に代えて上下方向の係合とされる。その場合でも、係止部を収納するベース部の上下方向の揺動を規制する規制部を形成したキーシリンダは、好適には図示の実施例のようにほぼ鉛直方向を向くように構成されるが、場合によっては、実施例のようなキーシリンダおよびベース部の組合せをそのまま採用するなら、キーシリンダをほぼ水平方向に配置することを妨げるものではない）、キーシリンダにおける規制部の形状および形成形態ならびに形成部位、ベース部における被規制部の形状および形成形態ならびに形成部位、係止部のベース部における収納形態およびその復元ばねによる復元形態、ベース部の解錠動作時の揺動形態（実施例では、バッテリボックスの解錠動作である取外し動作によって、コイルばねの復元力に抗してベース部を揺動させるが、ベース部の外周の適宜部位とこれに対応するキーシリンダケーシング内周の適宜部位との間にて、例えば、ばねとボールおよび突起群との組合せによる節度機構を設けて、バッテリボックスの取外しに節度感を持たせて安全に取り外すことができるように構成することもできる）、支軸を介したベース部のキーシリンダケーシングにおける支持形態（例えば、前記節度機構を支軸と支軸孔との間に形成してもよい）、本バッテリボックスのロック機構が適用される電動アシスト自転車の形式等については適宜採用できる。また、実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明のバッテリボックスのロック機構は、好適には電動アシスト自転車等の補助動力駆動部に電源を供給するバッテリの車体への装着の際のロック機構に適用されるが、電動アシスト自転車に限定されることなく、自動二輪車等のバッテリ装着車両や補助動力が必要な運搬車両等、さらには車両のような移動体の他、移動することのない産業機器等における電源としてのバッテリボックスの装着におけるロック機構としても適用が可能である。

１バッテリボックス
２被係止部
３係止部（フック）
４ロック機構
５キーシリンダ
６規制部
７ベース部（フックホルダ）
８被規制部
９サドル
１０立パイプ（シートチューブ）
１１ハンガー部
１３バッテリ載置部
１４チェーンステー
１５後車輪
１６後ホーク（シートステー）
２２支軸
２３コイルばね
２６傾斜面

Claims

バッテリボックスに形成された被係止部と、該被係止部に係脱する係止部を有するバッテリボックスのロック機構において、前記係止部の動作を規制する規制部を、キー操作により規制位置と非規制位置に切替え可能に構成し、キー解除操作により前記規制部が非規制位置に切り替わるように構成する一方、係止部はキー操作に係わらずその係止位置を保持することを特徴とするバッテリボックスのロック機構。
前記キー解除操作に基づくキー解錠状態にて、バッテリボックスを取り外す動作に応じて前記係止部が前記被係止部から外れるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリボックスのロック機構。
前記バッテリボックスの取外し動作に応じて前記係止部が揺動移動して前記被係止部から外れるように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリボックスのロック機構。
前記係止部を保持するベース部を備え、傾斜面が形成された前記係止部はバッテリボックスの装着動作に伴いベース部に対し直線移動で被係止部から外れた後復元してバッテリボックスの被係止部に係止され、該バッテリボックスの取外し動作に伴い前記係止部がバッテリボックスの被係止部により押されて前記ベース部とともに揺動して前記バッテリボックスの被係止部から外れるように構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のバッテリボックスのロック機構。
前記請求項１から４のいずれかに記載のバッテリボックスのロック機構を備えた電動アシスト自転車。