JP2506047C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は、モータを補助動力源とする電動自転車に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 従来のこの種の電動自転車としては、例えば特開昭５６−３９９８０号公報に
開示されたものがある。この公報に開示された電動自転車は、クランクから伝わ
る動力と、モータから伝わる動力とをパワーユニットを介して後輪駆動用チェー
ンに伝達する構造になっていた。そして、モータおよびパワーユニットがクラン
ク軸の後下方に配置され、このクランク軸の上方で後上がりに延びるシートチュ
ーブの後方に前記モータに給電するバッテリが配置されていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】 しかるに、このように構成された電動自転車では、モータ、パワーユニットお
よびバッテリ等の重量の嵩む部材がクランク軸の後方に配置されているために重
心位置が後に片寄ってしまい、自転車本来の走行感覚が損なわれてしまうという
問題があった。なお、前記重量物がクランク軸より前側にも配置すればこのよう
な不具合を解消できると考えられるが、このようにする場合には乗降性が損なわ
れないようにしなければならない。 【０００４】 また、モータやパワーユニットがクランク軸の下方へ大きく突出するために最
低地上高を充分に確保することができず、モータやパワーユニットを覆うケース
が地上突起物に衝突し易いという問題もあった。 【０００５】 本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、自転車本来の走行
感覚及び乗降性が損なわれることがなく、しかも、最低地上高を充分に確保する
ことができる電動自転車を得ることを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】 第１の発明に係る電動自転車は、車体フレームを、ヘッドパイプから後下がり
に延びるダウンチューブの後部に上方へ延びるシートチューブを固着することに
よって、側面視略Ｖ字状の足通し空間が設けられる構造とし、この足通し空間の
谷底部下方のクランク軸と同一軸線上に、後輪駆動手段に連結された筒状出力軸
を設け、この筒状出力軸に、人力駆動系と電気駆動系とをそれぞれ一方向クラッ チを介して連結し、電気駆動系のモータおよび制御ユニットを前記ダウンチュー
ブのチューブ外面に沿わせかつ電気駆動系のバッテリユニットを前記シートチュ
ーブのチューブ外面に沿わせて、クランク軸が中央となりかつ最も低くなるよう
にクランク軸の近傍から上方へ立上げることによって、側面視において略Ｖ字状
となりかつ平面視において略一列となるように並べるとともに、各々の長手方向
がダウンチューブ、シートチューブの軸線と略平行となるように配置したもので
ある。 【０００７】 第２の発明に係る電動自転車は、第１の発明に係る電動自転車において、ダウ
ンチューブ側に配設される電気駆動系構成部材であるモータおよび制御ユニット
とダウンチューブとを、外観部材となるカバーで覆ったものである。第３の発明
に係る電動自転車は、第１の発明に係る電動自転車において、モータおよび制御
ユニットをダウンチューブ下側に配置し、バッテリユニットをシートチューブ後
側に配置したものである。 【０００８】 【作用】 第１の発明によれば、クランク軸と筒状出力軸とを中央としかつ最も低い位置
に位置づけた状態で、モータ、バッテリユニット及び制御ユニットが車体フレー
ムに沿って側面視略Ｖ字状にバランスよく車幅方向にもコンパクトに配置される
。また、クランク軸の下方に大きく突出する部材がない。 【０００９】 第２の発明によれば、ダウンチューブと電気駆動系構成部材であるモータおよ
び制御ユニットとが外観部材となるカバーで覆われ、足通し空間の底部に無用な
凹凸が存在しなくなる。第３の発明によれば、モータおよび筒状出力軸がダウン
チューブ下方の広い空間に連続して配置される。また、一般的に大型になりがち
なバッテリユニットがシートチューブの後側に配置されるので、ダウンチューブ
の上下位置を下げることができる。 【００１０】 【実施例】 以下、本発明の一実施例を図１ないし図９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側面図、図２は本発明に係る電動自転車の要部の概略構
成を示す平面図、図３はパワーユニットおよびモータの側面図、図４は図３にお
けるパワーユニットのＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は図４における一方向クラッチ
のＶ−Ｖ線断面図、図６は図４におけるＶＩ−ＶＩ線断面図、図７はクランク軸
側一方向クラッチの一部を拡大して示す斜視図、図８はバッテリケース装着部分
を拡大して示す側面図、図９は本発明に係る電動自転車の動力伝達経路を示す図
である。 【００１１】 これらの図において、１は電動自転車、２はこの電動自転車１のフレームであ
る。このフレーム２は、前輸３が回転自在に設けられたフロントフォーク４を操
舵自在に支持するヘッドパイプ２ａと、このヘッドパイプ２ａから後下がりに延
びるダウンチューブ２ｂと、このダウンチューブ２ｂの後部に中ラグ５を介して
連結されて上方へ後傾するように延びるシートチューブ２ｃと、前記中ラグ５か
ら後方へ延びるダウンチューブ２ｂの後端にハンガーラグ６を介して連結された
左右一対のチェーンステー２ｄと、前記シートチューブ２ｃの上部と前記チェー
ンステー２ｄの後端部とを連結する左右一対のシートステー２ｅ等とから構成さ
れている。そして、このフレーム２は、前記ダウンチューブ２ｂの上方かつシー
トチューブ２ｃの前方となる部位に側面視略Ｖ字状の上方へ開放された足通し空
間Ｓが設けられる構造になっている。 【００１２】 そして、前記フロントフォーク４の上端部には操向ハンドル７が装着されてい
る。また、前記チェーンステー２ｄの後端部およびシートステー２ｅの下端部に
は、後輪８を回動自在に支持するための後輪ブラケット２ｆが一体的に設けられ
ている。 【００１３】 ９はこの電動自転車１の補助動力装置である。この補助動力装置９は、バッテ
リケース１０に収納されたバッテリ１１から給電されると共に後述する制御ユニ
ットによって制御されるモータ１２と、クランク軸１３を有するパワーユニット １４と、クランク軸１３における車体右側端部に軸装されたクランクギヤ１５（
図４）、クランク１６およびペダル１７等を備えている。 なお、前記バッテリケース１０およびバッテリ１１が本発明に係るバッテリユ
ニットを構成している。 【００１４】 そして、この補助動力装置９は、パワーユニット１４がクランク軸１３を中心
として形成され、モータ１２をクランク軸１３より車体前方であってダウンチュ
ーブ２ｂの下方にその長手方向がダウンチューブ２ｂの軸線と略平行となるよう
配置されており、前記中ラグ５およびハンガーラグ６に連結ブラケット１８，１
９を介して連結されている。実施例では、この補助動力装置９はモータ１２の後
述する回転軸１２ａがダウンチューブ２ｂと平行になるようにフレーム２に搭載
されている。 【００１５】 なお、この補助動力装置９は、車体右側に位置するクランクギヤ１５がチェー
ン２０を介して後輪８のフリーホイール（図示せず）に連結されている。このフ
リーホイールは、チェーン２０から後輪８へのみ動力を伝える公知の一方向クラ
ッチによって構成されている。なお、図１においてチェーン２０に沿うように設
けられた符号２０ａで示すものはチェーンカバーである。 【００１６】 この補助動力装置９のモータ１２には、ダウンチューブ２ｂに取付けられた制
御ユニット２１およびメインスイッチ２２が接続されている。この制御ユニット
２１は、メインスイッチ２２がＯＮ状態のときであってペダル１７からクランク
軸１３に乗員の踏力が加えられたときのみに、モータ１２を回転させてクランク
軸１３にモータ１２からの動力を伝える構成になっている。すなわち、ペダル１
７を踏むと、クランク軸１３にはその踏力に加えてモータ１２からの回転トルク
が付与されることになる。このモータ１２の出力は、ペダル１７に加えられた踏
力に略比例するように、制御ユニット２１によって制御される。なお、前記踏力
は、後述するパワーユニット１４内の踏力検出機構により検出される。 【００１７】 そして、この制御ユニット２１およびメインスイッチ２２の取付け位置は、ダ
ウンチューブ２ｂの下方であってモータ１２の前方とされ、制御ユニット２１の
長手方向がダウンチューブ２ｂの軸線と略平行になるように配置されている。こ
のため、メインスイッチ２２、制御ユニット２１、モータ１２およびパワーユニ
ット１４は、ダウンチューブ２ｂに沿って前後に一列に並べられることになる。 【００１８】 前記メインスイッチ２２は、キー（図示せず）を差し込んで例えば図１におい
て中位位置から時計方向に回したときに前記制御ユニット２１とバッテリ１１と
を電気的に接続し、反時計方向に回したときに後述するバッテリケース用ロック
機構を解除する構造になっている。 【００１９】 ここで、上述した補助動力装置９の構造を図３〜図６によってさらに詳細に説
明する。補助動力装置９は、クランク軸１３をパワーユニット１４のケース２３
に回転自在に支持させると共に、このケース２３の一端部にモータ１２をその軸
線方向がクランク軸１３と直交するように固定し、前記クランク軸１３とモータ
１２の回転軸１２ａとの間に遊星歯車式増速機２４および遊星ローラ式減速機２
５等を介装して形成されている。また、この補助動力装置９では、クランク軸１
３と同軸上に配置される回転部品は、小型化を図って最低地上高を確保する目的
から全てその外径がクランクギヤ１５より小さくなっている。 【００２０】 前記ケース２３は、図４に示すように、クランク軸１３が貫通すると共に遊星
歯車式増速機２４を収容する筒状部およびこの筒状部からクランク軸とは直交す
る方向へ延びかつ遊星ローラ式減速機２５を収容するモータ取付部が一体形成さ
れたケース本体２３ａと、前記筒状部の両端の開口部のうち開口径が大きい方の
車体左側開口部に取付ねじ２３ｂによって固定されかつこの開口部を塞ぐと共に
クランク軸１３の左側端部を軸受２３ｃによって回動自在に支持する蓋体２３ｄ
とから形成されている。本実施例では、蓋体２３ｄの外側に側面視略円形状のカ
バー２６が固着されている。そして、ケース本体２３ａにこの補助動力装置９の
主要構成部材（モータ１２、遊星歯車式増速機２４、遊星ローラ式減速機２５等
） が全て取付けられている。このように構成することで各主要構成部材を高精度に
連結させることができると共に、組立て強度を確保することができる。 【００２１】 前記遊星歯車式増速機２４は、遊星歯車２７がクランク軸１３に一方向クラッ
チ２８を介して支持され、太陽歯車２９がクランク軸１３に回転自在に支持され
、外周歯車３０が車幅方向に延びる略筒状に形成されてクランク軸１３と同一軸
線上に配設した筒状出力軸３１にリベット止めされている。前記外周歯車３０の
外周部は、遊星歯車２７が噛合する部分より筒状出力軸３１側が細径に形成され
、遊星歯車式増速機２４が無用に大型化しない構造になっている。前記一方向ク
ラッチ２８は、クランク軸１３が遊星歯車式増速機２４に対して図３において左
回りに回転するときのみに、クランク軸１３から動力が遊星歯車式増速機２４に
伝わるように構成されている。 【００２２】 この一方向クラッチ２８は図５および図７に示すように、クランク軸１３にス
プライン嵌合によって固定された略円輪状の内輪３２と、この内輪３２を収容す
る中空部が形成されかつ内周部に断面略鋸歯状の係合歯３３が全周にわたって形
成された外輪３４と、内輪３２と外輪３４との間に介装された爪片３５と、この
爪片３５を前記係合歯３３に係合するように付勢するばね３６とから形成されて
いる。また、前記外輪３４には前記遊星歯車２７を回転自在に支持する支軸２７
ａが立設されている。 【００２３】 前記内輪３２は、外周部に径方向外側へ突出しかつ周方向へ延びる突起３７が
周方向に間隔をおいて４箇所に形成されると共に、これらの突起３７の間となる
部分に、内輪３２の外周面を断面円弧状に凹ませてなる爪片支承用凹部３８が形
成されている。また、前記各突起３７の突出側端面３７ａは、内輪３２の軸心を
中心とする円弧面になっており、内輪３２を外輪３４の中空部に装填した状態で
全ての突起３７の突出側端面３７ａが係合歯３３の頂部に摺接するように構成さ
れている。さらに、この突起３７には、ばね３６を挿入するための凹溝３９が周
方向に沿って形成されている。 【００２４】 前記爪片３５は、前記内輪３２の凹部３８に摺動自在に嵌合する断面円弧状の
凸曲面が形成された基部３５ａと、この基部３５ａから動力伝達時の内輪３２の
回転方向（図５においては左回り）前側へ延出されて延出端が係合歯３３に係合
する係合部３５ｂとから形成されている。なお、係合歯３３は、頂部に対して動
力伝達時の内輪３２の回転方向前側が比較的緩やかに傾斜され、反対側が急峻に
傾斜されている。そして、この爪片３５には、ばね３６が挿入される切欠き３５
ｃが延出端から基部３５ａへ向けて形成されている。この切欠き３５ｃの底面は
平坦に形成され、図５に示すように係合部３５ｂの延出方向に対して傾斜されて
いる。 【００２５】 この底面の傾斜角度は、基部３５ａを凹部３８に嵌合されると共に係合部３５
ｂを係合歯３３に係合させた図５に示す状態において、底面における動力伝達時
の内輪３２の回転方向後側端部が前側端部より径方向外側へ突出するように設定
されている。そして、この底面の突出端部に前記ばね３６が接触している。この
ばね３６は、一部が切断された環状に形成され、径を拡げるようにして内輪３２
に弾装されている。すなわち、前記切欠き３５ｃの底面におけるばね３６に接触
している端部が内輪３２の径方向中心側へ押され、爪片３５は基部３５ａを中心
にして図５において右回りに付勢される。このため、係合部３５ｂが常に係合歯
３３に押し付けられることになる。 【００２６】 このように構成された一方向クラッチ２８では、外輪３４はその係合歯３３の
頂部に内輪３２の全ての突起３７が摺接することによって、内輪３２と同一軸線
上に配置されると共に、内輪３２にボールベアリング等を使用することなく回転
自在に支持されることになる。そして、クランク軸１３および内輪３２が外輪３
４に対して図５において左回りに回ったときのみに動力（ペダル１７を踏むこと
によって生じる踏力）が内輪３２から爪片３５を介して外輪３４に伝えられるこ
とになる。また、クランク１６を前進時とは反対方向へ回したり、モータ１２の
動力によって外輪３４が内輪３２より速く左回りに回転するようなときには、こ の一方向クラッチ２８での動力伝達は行われなくなる。 【００２７】 この遊星歯車式増速機２４では、前記外輪３４が内輪３２と共に回転する場合
、太陽歯車２９がこれらの部材に対して回転しないようにすることによって、外
周歯車３０が同方向に所定の速比で増速されて回転する。そして、この外周歯車
３０がリベット止めされた筒状出力軸３１およびこの筒状出力軸３１の軸端部に
固定されたクランクギヤ１５が回転することによって、クランク軸１３の動力が
チェーン２０およびフリーフイールを介して後輪８に伝えられることになる。 【００２８】 なお、筒状出力軸３１は、図４に示すように、後述する遊星ローラ式減速機２
５から動力が伝えられるリングギヤ４０が前記外周歯車３０と共にリベット止め
され、軸受４１を介してケース本体２３ａに回転自在に支持されている。また、
この筒状出力軸３１の中空部には、軸受４２を介してクランク軸１３の車体右側
軸端部が回動自在に支持されている。 【００２９】 前記太陽歯車２９の回転を規制するに当たっては、本実施例では図３中に符号
４３で示すストッパーと、４４で示す踏力検出機構が用いられている。ストッパ
ー４３は、ケース本体２３ａに螺着されてケース内側の先端が太陽歯車２９のア
ーム２９ａの下端面に当接する構造になっている。また、踏力検出機構４４は、
前記アーム２９ａの突出部にリベット止めされた当て板部材４５に上方から当接
するポテンショメータ装置４６と、このポテンショメータ装置４６を当て板部材
４５側へ付勢する加圧装置４７とから構成されている。なお、前記当て板部材４
５は、面圧を下げるために前記アーム２９ａより幅広に形成されている。 【００３０】 踏力検出機構４４のポテンショメータ装置４６は、前記当て板部材４５に揺動
端部が当接するレバー４６ａと、このレバー４６ａに連結されたボテンショメー
タ本体４６ｂとから形成され、ケース本体２３ａに支持固定されている。ポテン
ショメータ本体４６ｂは、レバー４６ａに連結される入力軸４６ｃが図３の紙面
と直交する方向を軸線として回動自在に設けられており、この入力軸４６ｃの回 動角度を検出してリード線４６ｄを介して前記制御ユニット２１に出力するよう
に構成されている。なお、前記入力軸４６ｃは軸受４６ｅによってケース本体２
３ａに回動自在に支持されている。 【００３１】 加圧装置４７は、前記レバー４６ａの揺動端部に当接する押圧子４７ａと、こ
の押圧子４７ａをレバー４６ａに対して進退自在に支持しかつケース本体２３ａ
に支持固定されたケース４７ｂと、前記押圧子４７ａをレバー４６ａ側へ付勢す
る圧縮コイルばね４７ｃとから形成されている。 【００３２】 すなわち、前記外輪３４と共に遊星歯車２７が図３において左回りに回るとき
には太陽歯車２９が外周歯車３０からの回転反力によって左回りに回転付勢され
るが、その力は当て板部材４５およびレバー４６ａを介して加圧装置４７に伝え
られて加圧装置４７で吸収される。このため、太陽歯車２９は加圧装置４７の押
圧子４７ａの移動量に相当する分だけ回動が許容された状態で回り止めされるこ
とになる。 【００３３】 このように太陽歯車２９が回転すると、ポテンショメータ本体４６ｂがその回
動量を検出して制御ユニット２１に出力することになる。このとき、制御ユニッ
ト２１は、ポテンショメータ本体４６ｂからの検出信号に応じてモータ１２を制
御する。このモータ１２の制御は、モータ１２の回転数が太陽歯車２９の回転量
に比例するように行われる。 【００３４】 詳述すると、外周歯車３０の回転数を図３中に符号４８で示す回転センサで検
出し、この外周歯車３０の回転数と、ポテンショメータ本体４６ｂによって検出
された太陽歯車２９の回動量とから図９に示すように制御ユニット２１でモータ
駆動力を演算しモータ１２を駆動する。このため、ペダル１７を踏むことによっ
て生じる踏力に略比例したトルクになるようにモータ１２が制御されることにな
る。なお、前記回転数センサ４８は、ケース本体２３ａに螺着されてケース内端
部が外周歯車３０の車体左側端部に微小間隙をおいて対向しており、外周歯車３ ０に多数形成された歯部３０ａによって磁気抵抗が変化することを利用した公知
のものが使用されている。このように外周歯車３０の端部に形成された歯部３０
ａを利用して回転数を検出すると、回転数センサ４８を用いて回転数を検出する
にあたって特別な被回転数検出部品が不要になる。 【００３５】 次に、モータ１２に連結された動力伝達系の構造について説明する。モータ１
２は、図４に示すように、その回転軸１２ａが遊星ローラ式減速機２５、モータ
側一方向クラッチ５１、出力歯車部材５２およびこの出力歯車部材５２に噛合す
る前記リングギヤ４０を介して前記筒状出力軸３１に連結されている。 【００３６】 遊星ローラ式減速機２５は、丸棒からなるモータ１２の回転軸１２ａより大径
な円筒状に形成されてモータ１２の軸端部に回転軸１２ａと同軸に固定された外
輪５３と、この外輪５３と前記回転軸１２ａとの間に複数配置されてこれら両者
に各々が添接する遊星ローラ５４と、これらの遊星ローラ５４を回転自在に保持
するピン５５を備えかつモータ側一方向クラッチ５１を介して出力歯車部材５２
に動力を伝える出力軸部材５６とから形成されている。 【００３７】 前記外輪５３は、遊星ローラ５４の軸方向の移動を規制するためのガイド板５
７，５８が軸方向両端部に添接され、固定ボルト５９によってモータ１２に固定
されている。外輪５３およびガイド板５７，５８における固定ボルト５９が貫通
する穴は固定ボルト５９より大径に形成されており、固定ボルト５９によって径
方向に対する位置が規制されないようになっている。また、この外輪５３の外周
部に図６に示すようにケース本体２３ａの円形嵌合部６０が嵌合している。なお
、モータ１２は、このように外輪５３を円形嵌合部６０に嵌合させた状態で図３
に示すように連結ボルト６１によってケース本体２３ａに連結されている。 【００３８】 前記遊星ローラ５４は、本実施例では図６に示すように、外輪５３の周方向に
等間隔おいて４個装着され、各々が出力軸部材５６のピン５５に軸受６２によっ
て回転自在に支持されている。また、この遊星ローラ５４を保持する出力軸部材 ５６は、底部に前記ピン５５が突設された有底円筒状に形成されており、中空部
にモータ側一方向クラッチ５１および出力歯車部材５２が装着されている。 【００３９】 このように構成された遊星ローラ式減速機２５では、モータ１２の回転軸１２
ａが図６中に矢印で示すように右回りに回転することによって、遊星ローラ５４
が回転軸１２ａとは反対側へ自転すると共に、外輪５３の内周面上を転動して右
回りに公転するようになる。これによって出力軸部材５６が図６において右回り
に所定の減速比をもって回転するようになる。 【００４０】 この出力軸部材５６の中空部に装着されたモータ側一方向クラッチ５１は、出
力軸部材５６が出力歯車部材５２に対して図６において右回りに回転するときの
みにその回転を出力歯車部材５２に伝えるように構成されている。また、出力歯
車部材５２は、軸受６３によってケース本体２３ａに軸方向への移動を規制され
た状態で回動自在に支持されており、モータ側軸端部がモータ側一方向クラッチ
５１に連結され、これとは反対側の軸端部に傘歯車が形成されてリングギヤ４０
に噛合している。 【００４１】 すなわち、出力軸部材５６が上述したように回転するときには、モータ１２の
動力が出力軸部材５６から出力歯車部材５２およびリングギヤ４０を介して前記
筒状出力軸３１に伝えられることになる。 【００４２】 このようにモータ１２の動力伝達経路中にモータ側一方向クラッチ５１を介装
させたのは、バッテリ１１の電力が不足してモータ１２の回転が遅くなったり、
モータ１２の動力を故意に断って入力のみによって走行するときに、クランク軸
１３からの動力がリングギヤ４０から出力歯車部材５２および遊星ローラ式減速
機２５を介してモータ１２に伝わり、駆動抵抗が大きくなるのを防ぐためである
。 【００４３】 なお、前記回転軸１２ａと出力軸部材５６の底面との間および出力軸部材５６
の内側底面と出力歯車部材５２の軸端との間に設けられた符号６４，６５で示す ものは、出力軸部材５６に軸方向の推力が加わったときに出力軸部材５６が回転
軸１２ａや出力歯車部材５２に当接するのを防ぐためのボールである。これらの
ボール６４，６５は、回転軸１２ａあるいは出力歯車部材５２の軸端に凹設され
た円形穴に係入されている。 【００４４】 ここで、モータ１２および遊星ローラ式減速機２５をケース本体２３ａに組込
む手順について説明する。組込みにあたっては、先ず、外輪５３に出力軸部材５
６を装着させる。このときには、出力軸部材５６と外輪５３との間にガイド板５
８を介在させると共に、ピン５５に軸受６２および遊星ローラ５４を装着させて
外輪５３の内周側に収容させる。そして、このように出力軸部材５６の取付けら
れた外輪５３を、ガイド板５７をモータ１２との間に介在させてモータ１２に固
定する。このときには、各遊星ローラ５４の間にモータ１２の回転軸１２ａを係
入させ、回転軸１２ａに対して遊星ローラ５４および出力軸部材５６が回転でき
るようにする。これと共に、ボール６４を回転軸１２ａと出力軸部材５６との間
に介装させておく。このようにすることによって、回転軸１２ａに対して外輪５
３および出力軸部材５６が同一軸線上に位置づけられる。 【００４５】 次に、外輪５３およびガイド板５７，５８を固定ボルト５９によってモータ１
２に固定する。これによって遊星ローラ式減速機２５がモータ１２に装着される
ことになる。すなわち、遊星ローラ式減速機２５をモータ１２に連結するに当た
っては、特別な嵌合構造を用いることなく行うことができる。 【００４６】 しかる後、外輪５３の外周部をケース本体２３ａの円形嵌合部６０に嵌合させ
る。なお、このときには、出力軸部材５６の中空部あるいは出力歯車部材５２に
モータ側一方向クラッチ５１を予め装着させておき、モータ１２の取付と同時に
モータ側一方向クラッチ５１の装着を行う。また、ボール６５も出力歯車部材５
２に予め装着しておく、 【００４７】 そして、モータ１２を連結ボルト６１によってケース本体２３ａに固定するこ とによって、モータ１２および遊星ローラ式減速機２５の組込みが終了する。ま
た、この補助動力装置９をフレーム２に搭載するには、図３に示すようにケース
本体２３ａに穿設されたボルト穴６６，６７を前記連結ブラケット１８，１９の
ボルト穴に合わせ、ケース本体２３ａを連結ブラケット１８，１９にボルト止め
して行う。 【００４８】 次に、前記モータ１２に給電するバッテリ１１を収容するバッテリケース１０
の構造について説明する。バッテリケース１０は上下方向に細長い箱状に形成さ
れ、図１および図８に示すように内部にバッテリ１１を２つ収納する構造になっ
ており、シートチューブ２ｃと後輪８との間にその長手方向がシートチューブ２
ｃの軸線と略平行となるように配置されている。すなわち、このバッテリケース
１０は、図２に示すようにその車幅方向の寸法が左右のシートステー２ｅどうし
の間を通される寸法に設定されると共に、前後方向の寸法がシートチューブ２ｃ
と左右一対の補助シートチューブ７１との間を通される寸法に設定されている。
なお、この補助シートチューブ７１は、左右のシートステー２ｅ間に架け渡され
たクロス部材とダウンチューブ２ｂの後端部との間にシートチューブ２ｃと略平
行に架け渡されている。 【００４９】 また、図２に示すように、このバッテリケース１０や上述した補助動力装置９
を、制御ユニット２１は、左右のクランク１６，１６の間に全て収容されている
。 【００５０】 このバッテリケース１０を車体に取付ける構造は、ダウンチューブ２ｂの後端
部に上方へ向けて開口する有底角筒状の支持箱７２を設け、この支持箱７２内に
バッテリケース１０の下端部を上方から嵌合させる構造になっている。前記支持
箱７２は、その下部前側部分が前記中ラグ５のブラケット７３に連結されてこの
ブラケット７３および中ラグ５を介してフレーム２に支持されている。このため
、バッテリケース１０は車体に対して上下方向に着脱自在に取付けられることに
なる。また、支持箱７２の底部には、バッテリケース１０の下端部に設けられた
雌コネクタ１０ａに電気的に接続される雄コネクタ７２ａが取付けられると共に
、 バッテリケース１０が第３者によって車体から外されるのを防ぐロック機構７４
が取付けられている。 【００５１】 前記雄コネクタ７２ａは、メインスイッチ２２を介して制御ユニット２１やモ
ータ１２に電気的に接続され、接触子が支持箱７２内に突出する構造になってい
る。すなわち、バッテリケース１０を支持箱７２に上方から嵌合させることによ
って、雄コネクタ７２ａにバッテリケース１０側の雌コネクタ１０ａが電気的に
接続され、メインスイッチ２２や他の電気機器にバッテリ１１から給電されるよ
うになる。 【００５２】 前記ロック機構７４は、支持箱７２に回動自在に設けられてバッテリケース１
０に係脱自在に構成された係止爪７４ａを備え、バッテリケース１０を支持箱７
２に嵌合させることによってロックされる構造になっている。また、係止爪７４
ａは操作ワイヤ７４ｂを介して前記メインスイッチ２２に連結され、メインスイ
ッチ２２のキーをロック解除側（図１において反時計方向）に回したときにロッ
クが解除される構造になっている。 【００５３】 なお、図１に示した状態で、バッテリケース１０を上方へ引き上げるとシート
チューブ２ｃの上端部に位置するサドル７５が邪魔になるが、このサドル７５は
後述するシート傾動機構７６によってバッテリケースの脱着経路上から離間され
る。 【００５４】 前記サドル７５はシートピラーチューブ７７の上端部に取付けられ、このシー
トピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃに嵌挿されることによってフレーム
２に装着されている。このサドル７５は、本実施例ではクッション付きのものが
使用されている。前記シートピラーチューブ７７は乗員の体格に合わせてサドル
７５の高さを変えることができるようにある程度長さをもって形成され、下端部
にシート傾動機構７６が設けられている。なお、サドル７５の高さを変えるには
、先ず、シートチューブ２ｃの上端に設けられてシートチューブ２ｃの上端開口
径 を変えるシートピン７８を緩め、サドル７５を引っ張ってシートピラーチューブ
７７をシートチューブ２ｃから上方へ引き出す。そして、サドル７５を所望の高
さに位置づけた後、前記シートピン７８を締めてシートピラーチューブ７７をシ
ートチューブ２ｃの上側開口部で緊縛させる。 【００５５】 前記シート傾動機構７６は、シートピラーチューブ７７の下端に挿入固着され
た上側部材７６ａと、この上側部材７６ａに枢支ピン７６ｂを介して揺動自在に
連結され、かつシートチューブ２ｃに嵌挿される下側部材７６ｃとから構成され
ている。また、前記枢支ピン７６ｂは、その軸線を車幅方向に向けて取付けられ
ている。このため、下側部材７６ｃに対して上側部材７６ａが前後方向に揺動す
るが、本実施例では、上側部材７６ａが下側部材７６ｃに対して前側のみに傾斜
するように構成されている。 【００５６】 すなわち、このシート傾動機構７６は、シートピラーチューブ７７をシートチ
ューブ２ｃに固定した走行時には図１に示すようにシートチューブ２ｅ内に挿入
される。また、シートピラーチューブ７７の全てをシートチューブ２ｃ上に引き
出して下側部材７６ｃの上部をシートチューブ２ｃの上側開口部から突出させた
状態では、枢支ピン７６ｂを中心にしてシートピラーチューブ７７およびサドル
７５を図８中に二点鎖線で示す上方引き出し位置から実線で示すように前側へ傾
斜させることができるようになる。 【００５７】 図１において符号７９は車体カバーである。この車体カバー７９は、上下に分
割形成されたカバー本体８０，８１からなり、これらのカバー本体８０，８１に
よってダウンチューブ２ｂおよびこのダウンチューブ２ｂに取付けられた電装品
、すなわち、電気駆動系構成部品の一部であるメインスイッチ２２，制御ユニッ
ト２１，補助動力装置９等を挟むようにして覆う構造になっている。このように
車体カバーでダウンチューブ２ｂやここに配置される部材を覆うと、足通し空間
Ｓの底部に無用な凹凸が存在しなくなる。このため、外観に優れるばかりか、乗
り降りに際して足通しがスムーズに行える。 【００５８】 また、下カバー本体８１は制御ユニット２１の下部前面と対応する部分（この
部分を図１中符号Ａで示す）が開口されており、この開口に制御ユニット２１の
下部が臨んでいる。このようにすると、走行風を前部開口から制御ユニット２１
に当てることができるから、発熱し易い制御ユニット２１を効率よく冷却するこ
とができる。 【００５９】 次に上述したように構成された電動自転車１の動作を図９によって説明する。
メインスイッチ２２がＯＦＦ状態のときは、モータ１２からの補助動力は加わら
ず、クランク軸１３の回転がクランク側一方向クラッチ２８、遊星歯車式増速機
２４、筒状出力軸３１、チェーン２０および後輪側のフリーホイールに伝えられ
、ペダル１７を踏むことにより生じる踏力のみによって後輪８が駆動される。 【００６０】 メインスイッチ２２がＯＮ状態のときは、踏力に比例する補助動力がモータ１
２から筒状出力軸３１に加えられ、踏力と補助動力との合力によって後輪８が駆
動されることになる。このときには、踏力検出機構４４によって検出された踏力
と、回転センサ４８によって検出された外周歯車３０（筒状出力軸３１）の回転
数とが制御ユニット２１に入力され、踏力に比例したトルクとなるように制御ユ
ニット２１がモータ１２を制御する。すなわち、モータ１２の動力は、回転軸１
２に連結された遊星ローラ式減速機２５からモータ側一方向クラッチ５１、出力
歯車部材５２、リングギヤ４０を介して筒状出力軸３１に伝えられ、この筒状出
力軸３１でクランク軸１３からの踏力と合成され、チェーン２０、フリーホイー
ルを介して後輪に伝達されることになる。 【００６１】 したがって、上述したように構成された電動自転車１では、補助動力装置９の
筒状出力軸３１をクランク軸１３と同軸に配置し、モータ１２および制御ユニッ
ト２１を、ダウンチューブ２ｂの下側でこのダウンチューブ２ｂに沿わせて立上
げ、バッテリケース１０およびバッテリ１１からなるバッテリユニットをシート
チューブ２ｃの後側でこのシートチューブ２ｃに沿わせて立上げることにより、 これらの部材を、クランク軸１３が中央となりかつ最も低くなるように側面視略
Ｖ字状であって平面視において略一列となるように並べるとともに、各々の長手
方向がダウンチューブ２ｂ、シートチューブ２ｃの軸線と略平行となるように配
置したので、クランク軸１３と筒状出力軸３１とを中央としかつ最も低い位置に
位置づけた状態で、モータ１２、バッテリユニット及び制御ユニット２１がフレ
ーム２に沿って側面視略Ｖ字状にバランスよく車幅方向にもコンパクトに配置さ
れる。また、クランク軸１３の下方に大きく突出する部材がない。 【００６２】 また、本実施例で示したようにモータ１２をダウンチューブ２ｂの下側に配置
すると、モータ１２および筒状出力軸３１をダウンチューブ２ｂの下方の広い空
間に連続して配置できる。このため、モータ１２の動力伝達経路が単純かつ短く
なる。しかも、ダウンチューブ２ｂにモータ１２および制御ユニット２１を沿わ
せると、モータ１２と制御ユニット２１との間を結線する配線も短くてよい。 【００６３】 さらに、バッテリ１１をダウンチューブ２ｂの上方に配置すると、バッテリ１
１の重量をダウンチューブ２ｂで受け易くなる。しかも、バッテリ１１をシート
チューブ２ｃの後方に配置すると、ダウンチューブ２ｂの下方位置を下げること
ができ、シートチューブ２ｃの前方の足通し空間Ｓを前後、上下に広くとること
ができるから乗り降りし易くなる。 【００６４】 さらにまた、本実施例で示したようにパワーユニット１４の外周歯車３０、リ
ングギヤ４０および筒状出力軸３１を別体に形成し、リベットによって結合させ
る構成を採ると、各々の部材をその機能に最も適した材料によって形成すること
ができ、過剰品質になることがないから、コストを低く抑えることができる。 【００６５】 【発明の効果】 以上説明したように第１の発明に係る電動自転車は、車体フレームを、ヘッド
パイプから後下がりに延びるダウンチューブの後部に上方へ延びるシートチュー
ブを固着することによって、側面視略Ｖ字状の上方へ開放された足通し空間が設 けられる構造とし、この足通し空間の谷底部下方のクランク軸と同一軸線上に、
後輪駆動手段に連結された筒状出力軸を設け、この筒状出力軸に、人力駆動系と
電気駆動系とをそれぞれ一方向クラッチを介して連結し、電気駆動系のモータお
よび制御ユニットを前記ダウンチューブのチューブ外面に沿わせかつ電気駆動系
のバッテリユニットを前記シートチューブのチューブ外面に沿わせて、クランク
軸が中央となりかつ最も低くなるようにクランク軸の近傍から上方へ立上げるこ
とによって、側面視において略Ｖ字状となりかつ平面視において略一列となるよ
うに並べるとともに、各々の長手方向がダウンチューブ、シートチューブの軸線
と略平行となるように配置したため、クランク軸と筒状出力軸とを中央としかつ
最も低い位置に位置づけた状態で、モータ、バッテリユニットおよび制御ユニッ
トが車体フレームに沿って側面視略Ｖ字状にバランスよく車幅方向にもコンパク
トに配置される。 【００６６】 このため、重量物を多く備えた電動自転車であっても、自転車本来の走行感覚
が損なわれることがないばかりか、足通し空間も充分に確保でき乗降性を損なう
こともない。しかも、クランク軸の下方に大きく突出する部材がないから、最低
地上高を充分に確保できる。 【００６７】 第２の発明に係る電動自転車は、第１の発明に係る電動自転車において、ダウ
ンチューブ側に配設される電気駆動系構成部材であるモータおよび制御ユニット
とダウンチューブとを、外観部材となるカバーで覆ったため、ダウンチューブと
電気駆動系構成部材であるモータおよび制御ユニットとが外観部材となるカバー
で覆われ、足通し空間の底部に無用な凹凸が存在しなくなる。このため、外観に
優れるばかりか、乗り降りの際に足通しがスムーズに行える。 【００６８】 第３の発明に係る電動自転車は、第１の発明に係る電動自転車において、モー
タおよび制御ユニットをダウンチューブ下側に配置し、バッテリユニットをシー
トチューブ後側に配置したため、モータおよび筒状出力軸がダウンチューブ下方
の広い空間に連続して配置される。そのため、モータの動力伝達系路が単純かつ 短くなるとともに、モータと制御ユニットとの配線も短くてよい。 【００６９】 また、一般的に大型になりがちなバッテリユニットがシートチューブの後側に
配置されるので、ダウンチューブの上下位置を下げることができ、シートチュー
ブの前方の足通し空間を前後、上下に広くとることができる。しかも、バッテリ
ユニットが乗り降りに際し邪魔にならない。したがって、乗降性をより一層高め
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側面図である。 【図２】 本発明に係る電動自転車の要部の概略構成を示す平面図である。 【図３】 パワーユニットおよびモータの側面図である。 【図４】 図３におけるパワーユニットのＩＶ−ＩＶ線断面図である。 【図５】 図４におけるクランク軸側一方向クラッチのＶ−Ｖ線断面図である。 【図６】 図４におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。 【図７】 クランク軸側一方向クラッチの一部を拡大して示す斜視図である。 【図８】 バッテリケース装着部分を拡大して示す側面図である。 【図９】 本発明に係る電動自転車の動力伝達経路を示す図である。 【符号の説明】 １…電動自転車、２…フレーム、２ｂ…ダウンチューブ、２ｃ…シートチュー
ブ、９…補助動力装置、１０…バッテリケース、１１…バッテリ、１２…モータ
、 １３…クランク軸、１４…パワーユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け、人力による踏力の変化
   に対応して前記電気駆動系のモータの出力を制御ユニットによって制御する電動
   自転車において、車体フレームを、ヘッドパイプから後下がりに延びるダウンチ
   ューブの後部に、上方へ延びかつ上端にサドルが取付けられるシートチューブを
   固着することによって、側面視略Ｖ字状の上方へ開放された足通し空間が設けら
   れる構造とし、この足通し空間の谷底部下方に位置するクランク軸と同一軸線上
   に、後輪駆動手段に連結された筒状出力軸を設け、この筒状出力軸に、前記人力
   駆動系と電気駆動系とをそれぞれ一方向クラッチを介して連結し、電気駆動系の
   モータおよび制御ユニットを前記ダウンチューブのチューブ外面に沿わせかつ電
   気駆動系のバッテリユニットを前記シートチューブのチューブ外面に沿わせて、
   クランク軸が中央となりかつ最も低くなるようにクランク軸の近傍から上方へ立
   上げることによって、側面視において略Ｖ字状となりかつ平面視において略一列
   となるように並べるとともに、各々の長手方向がダウンチューブ、シートチュー
   ブの軸線と略平行となるように配置したことを特徴とする電動自転車。 【請求項２】請求項１記載の電動自転車において、ダウンチューブ側に配設さ
   れる電気駆動系構成部材であるモータおよび制御ユニットとダウンチューブとを
   、外観部材となるカバーで覆ったことを特徴とする電動自転車。 【請求項３】請求項１記載の電動自転車において、モータおよび制御ユニット
   をダウンチューブ下側に配置し、バッテリユニットをシートチューブ後側に配置
   したことを特徴とする電動自転車。