JP3056640B2 - 電動補助自転車の電源用バッテリ収納構造 - Google Patents

電動補助自転車の電源用バッテリ収納構造

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JP3056640B2
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    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人力走行の補助にモー
タの動力を利用する電動補助自転車に搭載される電源用
バッテリの収納構造に関するものである。
【０００２】
【従来技術】電動補助自転車では、ヘッドパイプから斜
後下方に傾斜したダウンチューブの下端に、斜後上方に
傾斜したシートチューブの下端が一体に結合されて、側
面視でＶ字状に形成されたメインフレームを有するもの
が多く、重い電源用バッテリが前後車輪上の荷物載せ空
間を占めることなく、かつ電動補助自転車への乗降の邪
魔とならないように、前記ダウンチューブまたはシート
チューブに沿って搭載されていた。
【０００３】そして電動補助自転車のダウンチューブま
たはシートチューブに電源用バッテリを沿わせて搭載す
るために、ダウンチューブまたはシートチューブに着脱
自在に装着させるバッテリケース内に、バッテリの正極
と負極とが相互に接触できるように、その正極および負
極を結ぶ方向をバッテリケースの長手方向に沿って直線
状に並べて収納していた。
【０００４】
【解決しようとする課題】ところが、単一型バッテリの
如き一般市販のバッテリを前記バッテリケースに収納す
ると、バッテリの収納個数が制限されて、バッテリの直
列接続による電源電圧が電動補助自転車駆動用モータの
定格電圧に到達できないことが多く、このため、特定の
寸法、形状のバッテリをメーカに特注しなければなら
ず、高価格のバッテリを使用せざるを得なかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段および効果】本発明は、こ
のような難点を克服した電動補助自転車の電源用バッテ
リ収納構造の改良に係り、複数の円柱状バッテリの周面
が相互に接触した状態で、円柱状バッテリがその中心線
に対し直角方向へ複数列に配列され、該円柱状バッテリ
列の各凹部に他列の円柱状バッテリが落込んだ状態で配
列されて全体として略角柱状に電源用バッテリ群が構成
され、該略柱状電源用バッテリ群の側面における隣接円
柱状バッテリの正極と負極とが相互に電気的に接続さ
れ、全体として前記電源用バッテリ群が直列電源とさ
れ、該略角柱状電源用バッテリ群の外周が熱収縮フィル
ムで覆われて一体化され、該一体化された前記略角柱状
電源用バッテリ群が、緩衝材を介して、電源用バッテリ
ケース内に嵌装され、前記直列電源の放電コネクターが
前記電源用バッテリケース内の前記電源用バッテリ群に
隣接して該ケースの一側面に設けられるとともに、該電
源用バッテリ群と前記放電コネクターの間に前記電源用
バッテリケースより立設する突片が設けられたことを特
徴とするものである。
【０００６】本発明は、前記したように構成されている
ので、円柱状バッテリを高密度にバッテリケースに収納
して、乗降に邪魔にならないように電動補助自転車にコ
ンパクトに搭載することができ、しかも、特別な形状、
寸法のバッテリを用いず、単一型のバッテリの如き安価
な市販の円柱状バッテリを用いたため、バッテリのコス
トを大巾に節減することができる。
【０００７】また、本発明では、電動補助自転車のダウ
ンチューブまたはシートチューブに添接されるバッテリ
ケースに、数多の円柱状バッテリを直列に接続した状態
で収納して、電動補助自転車駆動用モータを駆動させる
ことができる所要電圧の電源を容易に得ることができ
る。
【０００８】さらに、本発明においては、前記円柱状バ
ッテリを相互に強固に結合して、電極相互間の電気的接
続を断線のないように確保することができる。
【０００９】さらにまた、本発明では、前記略角柱状電
源バッテリ群を、前記バッテリケース内に、緩衝材を介
して嵌装したため、該バッテリケースに容易に嵌脱で
き、しかも、凹凸路面の走行に伴なう電動補助自転車の
振動や衝撃を緩和できるとともに安定して前記バッテリ
ケース内で前記略角柱状電源バッテリ群を保持すること
ができる。
【００１０】しかも、高密度で収納されるバッテリ群の
放電接点となる放電コネクターもバッテリケース内にコ
ンパクトに収納されることで、バッテリケースが一層コ
ンパクト化され、電動補助自転車に搭載する上で好適と
なるばかりか、放電コネクターとバッテリ群が隣接して
も、その間にバッテリケースから突片が介在することに
なるので、重量のあるバッテリ群が放電コネクタに影響
を及ぼす惧れがなく、車体の振動やバッテリケースの持
運びに対して極めて有利となる。
【００１１】
【実施例】以下、図面に図示された本発明の一実施例に
ついて説明する。電動補助自転車１のヘッドパイプ２か
らダウンチューブ３が斜後下方に指向して延出され、該
ダウンチューブ３の下端で上方へ湾曲して斜後上方に指
向してシートチューブ４が延出され、該ダウンチューブ
３およびシートチューブ４でもって略Ｖ字状のメインフ
レーム５が構成され、該シートチューブ４の上端にシー
ト６が設けられている。
【００１２】またヘッドパイプ２にステアリングシャフ
ト７が旋回自在に嵌挿され、該ステアリングシャフト７
の上端にステアリングハンドル８が一体に装着されると
ともに該ステアリングシャフト７の下方に一体に延出し
た左右１対のフロントフォーク９の下端に前車輪10が回
転自在に軸支されている。
【００１３】さらにダウンチューブ３とシートチューブ
４とが交わるメインフレーム５の湾曲下部には、ブラケ
ット５ａ（図21参照）が突設され、伝動ギア機構を収納
するとともにクランクケースを兼ねたギアボックス11が
該ブラケット５ａに一体に装着され、該ギアボックス11
に前後方向へ指向したリヤフォーク12の前端が一体に取
付けられ、シートチューブ４とリヤフォーク12の後端と
にステー13が架設され、該リヤフォーク12の後端に後車
輪14が回転自在に軸支されている。
【００１４】さらにまたギアボックス11には、クランク
軸15が回転自在に嵌装され、該クランク軸15の左右両端
にクランクアーム16が一体に装着され、該クランクアー
ム16の先端にペダル17が設けられている。
【００１５】またクランク軸15に一体に設けられた駆動
スプロケット18と、後車輪14に一体に設けられた従動ス
プロケット19とに無端チェン20が架渡されており、ペダ
ル17に加えられる踏力によりクランク軸15が回転駆動さ
れると、駆動スプロケット18、無端チェン20および従動
スプロケット19を介して後車輪14が回転し、電動補助自
転車１が自転車として走行することができるようになっ
ている。
【００１６】さらに、シートチューブ４に沿ってギアボ
ックス11に駆動用モータ21が固定され、シートチューブ
４の後側面には、該駆動用モータ21の上方に位置して駆
動用モータ21の回転を制御する電子制御ユニットやモー
タドライバー等の制御装置22が付設されており、該制御
装置22により駆動用モータ21が回転制御されると、駆動
用モータ21の回転トルクが伝動ギア機構を介してクラン
ク軸15に伝達され、駆動用モータ21の動力でもって人力
が補助されるようになっている。
【００１７】またダウンチューブ３とシートチューブ４
とよりなるメインフレーム５は、図１、ならびに図10〜
図13に図示されるように、略Ｖ字状をなした左右２分割
のサイドカバー23とセンターカバー24とによって覆わ
れ、ダウンチューブ３を覆うサイドカバー23の傾斜した
上面に長尺のバッテリケース25が着脱自在に装着される
ようになっており、バッテリケース25のアッパケース27
が電動補助自転車１のボディの外表面部の一部を構成し
ている。
【００１８】さらにバッテリケース25は、図２ないし図
３に図示されるように、ロアケース26とアッパケース27
とに上下２分割され、該バッテリケース25内に、20個の
円柱状をなした単一型Ni−Cd電池28よりなる電源用バッ
テリ群29が嵌脱自在に嵌装されるようになっている。
【００１９】電源用バッテリ群29を構成するには、図２
に図示されるように、隣接するNi−Cd電池28ａの正極と
負極とが相互に入れ代り、Ni−Cd電池28ａの周面が相互
に接触した状態でNi−Cd電池28ａの中心線に対し直角方
向へ１列に10個のNi−Cd電池28ａを配列した状態で、該
下層のNi−Cd電池28ａ列の上方各凹部に上方Ni−Cd電池
28ｂが落込むように、他のNi−Cd電池28ｂを重ね、図２
の点線で示す如く、下層の隣接するNi−Cd電池28ａの正
極と負極とに接続片30ａの両端をハンダ付けにより電気
的かつ機械的に接続し、上層の各Ni−Cd電池28ｂも同様
に相互に接続し、各Ni−Cd電池28ａ，28ｂの前端（図２
では左端）ではNi−Cd電池28ａの正極とNi−Cd電池28ｂ
の負極とを接続片30ｃで相互に接続した後、筒状の熱収
縮性合成樹脂製フイルム31内に、これら上下Ni−Cd電池
28ａ、28ｂを挿入してから、熱収縮性合成樹脂製フイル
ム31を加熱して熱収縮性合成樹脂製フイルム31を熱収縮
させればよい。
【００２０】さらにまた上層Ni−Cd電池28ａの後端（図
２では右端）と下層Ni−Cd電池28ｂの後端との負極およ
び正極にそれぞれ接続された端子片32ａ，32ｂには、リ
ード線33ａ、33ｂの一端がハンダ付けにより一体に接続
されている。
【００２１】しかも図12、図13および図23に図示される
ように、バッテリケース25の前端左右両側にピン34を介
してＵ字状把手35の両端が上下に揺動自在に枢着されて
いる。
【００２２】また図12、図13、図23に図示されるよう
に、バッテリケース25の前端に隣接したサイドカバー23
の左側前端部にコンビネーションスイッチ36が配設さ
れ、該コンビネーションスイッチ36の操作に連動してバ
ッテリケース25をサイドカバー23に固定するロック装置
37が該コンビネーションスイッチ36に隣接して設けられ
ており、コンビネーションスイッチ36をオン位置に操作
した場合にロック装置37のピン37ａが突出してバッテリ
ケース25のロアケース26の前端壁の係止孔26ｆに係合し
うるようになっている。
【００２３】さらにセンターカバー24は、図10に図示さ
れるように、縦細で下部が前方へ湾曲して側面視でＪ字
状をなし、該センターカバー24の左右巾方向中央部24ａ
がシートチューブ４に沿って前方に膨出した縦長の突条
に形成され、該突条部24ａから左右両側に延出した左右
側壁24ｂは後方および下方へ湾曲され、その両側端縁24
ｃはサイドカバー23の後壁部23ａの左右前端縁23ｂに接
合されるようになっている。
【００２４】さらにまたセンターカバー24の下部には、
所定の４段階に傾斜した底壁24ｄ、24ｅ、24ｆ、24ｇが
形成され、これら底壁24ｄ、24ｅ、24ｆ、24ｇの両側部
に垂直側壁24ｈが形成され、該垂直側壁24ｈの上端縁に
左右外側方へ折曲したフランジ部24ｉが形成され、底壁
24ｆの中央に開口24ｊが設けられている。
【００２５】しかしてバッテリケース25のロアケース26
およびアッパケース27の後部は、前記センターカバー24
の底壁24ｄ、24ｅ、24ｆ、24ｇ、垂直側壁24ｈおよびフ
ランジ部24ｉにそれぞれ当接しうるように構成されてい
る。
【００２６】すなわち、図３および図12に図示されるよ
うに、アッパケース27ではセンターカバー24の底壁24ｄ
に当接しうる傾斜壁27ａが形成され、ロアケース26で
は、センターカバー24の底壁24ｅ、24ｆ、24ｇにそれぞ
れ当接しうる後壁中央傾斜部26ａ、26ｂ、26ｃが形成さ
れ、センターカバー24のフランジ部24ｉに当接しうる後
壁傾斜部26ｄが形成されている。
【００２７】またロアケース26の後壁中央傾斜部26ｂに
は、図14に図示されるような左右１対の長孔26ｅが形成
され、該ロアケース26の後壁中央傾斜部26ｂの内側に
は、図15ないし図17に図示されるような放電用コネクタ
ー38が固着されている。
【００２８】さらに前記放電用コネクター38には、図15
ないし図17に図示されるように、銅合金板からなる弾性
に富んだ左右１対の接点端子39が該放電用コネクター38
に螺着されたネジ40を介して前後揺動可能に垂設されて
おり、該接点端子39の下部と放電用コネクター38とに介
装されたコイルスプリング41のバネ力により後方へ付勢
されるようになっているとともに、電源用バッテリ群29
の端子片32に一端が接続されたリード線33の他端が前記
ネジ40に取付けられている。
【００２９】さらにまた前記１対の接点端子39の下部後
方には、バッテリケース25のロアケース26の１対の長孔
26ｅに対応した個所にて、放電用コネクター38に開口38
ａが形成されている。
【００３０】またセンターカバー24の底壁24ｆに形成さ
れた開口24ｊには、図18ないし図20に図示されるコネク
タ42が取付けられ、該コネクタ42には、左右１対の棒状
の端子43が前方へ向けて突出した状態で一体に嵌着され
ており、該端子43はバッテリケース25のロアケース26の
１対の接点端子39に当接しうるようになっている。
【００３１】さらに図３に図示されるように、ロアケー
ス26の側壁26ｇの後部に開口26ｈが形成され、該開口26
ｈに対応した位置に充電プラグ44が設けられている。
【００３２】さらにまた電動補助自転車１における駆動
用モータ21、制御装置22および電源用バッテリ群29の配
線は、図24に図示されるようになっている。
【００３３】すなわち、電源用バッテリ群29の正端子29
ａは放電用コネクター38の正接点端子39ａを介してコネ
クタ42の正端子43ａに接続され、該正端子43ａは、制御
装置22のＶＢＴ端子22ａに接続されるとともに、フュー
ズ45およびコンビネーションスイッチ36を介して制御装
置22のＭＳＷ端子22ｂに接続され、かつ充電プラグ44の
正端子44ａを介して充電器46の正端子46ａに接続され、
また電源用バッテリ群29の負端子29ｂは放電用コネクタ
ー38の負接点端子39ｂを介してコネクタ42の負端子43ｂ
に接続され、該負端子43ｂは、制御装置22のＧＮＤ端子
22ｃに接続され、かつ充電プラグ44の負端子44ｂを介し
て充電器46に負端子46ｂに接続されている。
【００３４】さらに制御装置22には駆動用モータ21の
外、クランクセンサー47およびトルクセンサー48も接続
されている。
【００３５】また図８ないし図９に図示されるように、
バッテリケース25のロアケース26の底壁26ｉの両側に突
条26ｊが形成されるとともに、底壁26ｉの後部に突片26
ｋが起立されており、図４に図示されるように、該突条
26ｊの内側に位置して弾性に富んだ２枚の緩衝材49がそ
の突条26ｊの内側に沿って底壁26ｉの上面に貼着される
とともに、突片26ｋの前面にも同様な緩衝材50が貼着さ
れ、アッパケース27の頂壁27ｂの下面にも突条27ｃが形
成され、弾性に富んだゴム管（図示されず）の母線に沿
って切開した切れ目を該突条27ｃに嵌装されている。
【００３６】図示の実施例は前記したように構成されて
いるので、電動補助自転車１に嵌着されているバッテリ
ケース25を取外すには、コンビネーションスイッチ36に
キーを挿入して、ロック解除の位置に操作すると、ロッ
ク装置37のピン37ａがバッテリケース25のロアケース26
の前端係止孔26ｆから外れ、図12に図示するように、ア
ッパケース27の傾斜壁27ａとロアケース26の中央傾斜壁
26ａとが交わる点、すなわちセンターカバー24の底壁24
ｄと底壁24ｅとが交わる点を中心として、バッテリケー
ス25を後方へ傾動させて外すことができ、またはサイド
カバー23の前半部23ｃの上方開口縁23ｄの長手方向Ａ−
Ａに対してバッテリケース25の長手方向を平行に保って
センターカバー24の底壁24ｄの方向Ｂ−Ｂに沿う方向へ
バッテリケース25を平行に移動させて外すことができ、
バッテリケース25を電動補助自転車１より遠く離れた場
所に運んで充電することができる。
【００３７】また図７において、ロアケース26の両側壁
26ｇの上端の係合凹凸条部26ｍとアッパケース27の両側
壁27ｄの下端の係合凹凸条部27ｅとの係合を外せば、ロ
アケース26からアッパケース27を外し、電源用バッテリ
群29の交換を行うことができる。
【００３８】さらに単一型のNi−Cd電池28の周面を相互
に接触させるとともに上下に互違いに千鳥状に重ねて電
源用バッテリ群29を形成したため、電源用バッテリ群29
をコンパクトにまとめることができるとともに、電動補
助自転車１を補助走行させることができる容量の電源を
単価の安い単一型のNi−Cd電池28で構成することができ
て、大巾なコストダウンを図ることができる。
【００３９】さらに電源用バッテリ群29では、Ni−Cd電
池28の両端電源28ａ、28ｂが接続片30でもって相互に機
械的に結合されるとともに、電気的に接続され、かつ熱
収縮性合成樹脂製フイルム31でもって密閉保持されてい
るため、バッテリケース25に対する電源用バッテリ群29
の着脱や運搬が容易に遂行され、バッテリケース25には
Ni−Cd電池28をそれぞれ個別に接続するための接続片を
用いる必要がなくて、バッテリケース25の大きさを小さ
くでき、またコストを削減することができる。
【００４０】さらにまたバッテリケース25内では、電源
用バッテリ群29は突条26ｊで挟持されるとともに、ロア
ケース26は底壁26ｉや突片26ｋに貼着された緩衝材とア
ッパケース27の頂壁27ｂの突条27ｃに嵌装されたゴム管
とで上下から保持されるため、電動補助自転車１の走行
に伴なう振動を受けても、バッテリケース25内で安定し
て収納されうる。
【００４１】しかもバッテリケース25を電動補助自転車
１に装着した状態でも、電動補助自転車１より外した状
態でも、バッテリケース25内の電源用バッテリ群29を充
電することができる。
【００４２】前記した実施例では、Ni−Cd電池28の中心
線を車巾方向に指向させたが、電源用バッテリ群29の長
手方向を中心として回転させた状態でバッテリケース25
内に収納するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電源用バッテリ収納構造を備えた
電動補助自転車の概略側面図である。
【図２】図１の電源用バッテリ収納構造の一実施例にお
いて、バッテリを収納した状態でのバッテリケースの縦
断側面図である。
【図３】バッテリケースのロアケースおよびアッパケー
スの分解側面図である。
【図４】図３のIV−IV矢視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図２のVI−VI矢視図である。
【図７】図２のVII −VII 線に沿って截断した横断面図
である。
【図８】図２のVIII−VIII線に沿って截断した横断面図
である。
【図９】図２のIX−IX線に沿って截断した横断面図であ
る。
【図１０】サイドカバーおよびセンターカバーの分解斜
視図である。
【図１１】サイドカバーにセンターカバーとバッテリケ
ースとを装着する前の状態の側面図である。
【図１２】サイドカバーにバッテリケースを装着または
取出す状態を図示した側面図である。
【図１３】サイドカバーにセンターカバーとバッテリケ
ースとを装着した状態の側面図である。
【図１４】図13のＸIV矢視図である。
【図１５】放電用コネクターの平面図である。
【図１６】図15のＸVI矢視図である。
【図１７】図16のＸVII −ＸVII 線に沿って截断した断
面図である。
【図１８】ボディカバーのコネクターの平面図である。
【図１９】図18のＸIX矢視図である。
【図２０】図19のＸＸ線に沿って截断した断面図であ
る。
【図２１】バッテリケースの後部およびセンターケース
の下部の縦断側面図である。
【図２２】バッテリケースのロアケースの後部平面図で
ある。
【図２３】ヘッドパイプ近傍のバッテリケースの前部に
おける要部切截断面図である。
【図２４】前記実施例の電源配線図である。
【符号の説明】
１…電動補助自転車、２…ヘッドパイプ、３…ダウンチ
ューブ、４…シートチューブ、５…メインフレーム、６
…シート、７…ステアリングシャフト、８…ステアリン
グハンドル、９…フロントフォーク、10…前車輪、11…
ギアボックス、12…リヤフォーク、13…ステー、14…後
車輪、15…クランク軸、16…クランクアーム、17…ペダ
ル、18…駆動用スプロケット、19…従動スプロケット、
20…無端チェン、21…駆動用モータ、22…制御装置、23
…サイトカバー、24…センターカバー、25…バッテリケ
ース、26…ロアケース、27…アッパケース、28…Ni−Cd
電池、29…電源用バッテリ群、30…接続片、31…熱収縮
性合成樹脂製フイルム、32…端子片、33…リード線、34
…ピン、35…把手、36…コンビネーションスイッチ、37
…ロック装置、38…放電用コネクター、39…接点端子、
40…ネジ、41…コイルスプリング、42…コネクタ、43…
端子、44…充電プラグ、45…フューズ、46…充電器、47
…クランクセンサー、48…トルクセンサー、49、50…緩
衝材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−330465（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−109395（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−257784（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−330391（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B62J 9/00 B62J 11/00 B60K 1/04 B62M 23/02 H01M 2/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の円柱状バッテリの周面が相互に接触
    した状態で、円柱状バッテリがその中心線に対し直角方
    向へ複数列に配列され、該円柱状バッテリ列の各凹部に
    他列の円柱状バッテリが落込んだ状態で配列されて全体
    として略角柱状に電源用バッテリ群が構成され、該略柱
    状電源用バッテリ群の側面における隣接円柱状バッテリ
    の正極と負極とが相互に電気的に接続され、全体として
    前記電源用バッテリ群が直列電源とされ、該略角柱状電
    源用バッテリ群の外周が熱収縮フィルムで覆われて一体
    化され、該一体化された前記略角柱状電源用バッテリ群
    が、緩衝材を介して、電源用バッテリケース内に嵌装さ
    れ、前記直列電源の放電コネクターが前記電源用バッテ
    リケース内の前記電源用バッテリ群に隣接して該ケース
    の一側面に設けられるとともに、該電源用バッテリ群と
    前記放電コネクターの間に前記電源用バッテリケースよ
    り立設する突片が設けられたことを特徴とする電動補助
    自転車の電源用バッテリ収納構造。
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