JP3156374U - 電動車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カスタマイズした単輪もしくは／及び両輪の駆動部を備え、騎乗者が改装動力部品等を改造する特色を備える電動車装置を提供する。【解決手段】電動車装置は、自転車の車輪中央箇所に設置し、両側中心は前フォークもしくは／及び後フォーク末端の支持桿２２と組み立てられる車輪フレームと、該車輪フレーム内に設置するモーター組と、取り外しする該モーター組の外縁に配置して組み立てられるキャリヤー４と、選択的に前記モーターもしくは／及びその外フレームと取り外して組み立てられ、且つこれらの減速機構５の盤体は前記車輪フレーム内縁に配置して組み立てられて同時に連動する減速機構を含む。【選択図】図１

Description

本考案は、電力で、発生、転換した動力を車輪の回転の動力にする電動車装置に係り、特に自転車の前輪、後輪の中央に設置する電動車装置に関する。

現代では、日常生活に於いて、自転車に乗ることは通常の一般的な活動方法で、自転車に乗って空間移動できるだけでなく、健康的なスポーツでもあり、現在では世界的なエネルギー節約の要求に符合している。

現在の自転車の構造は、主に一車体フレームの前、後フォークにそれぞれ前、後車輪を設置する。その車体フレーム中心下方の適する部位にはペダルユニットを設置し、このペダルユニットと後車輪の間にはチェーンを巻きつけて設置する。前記車体フレーム中心上方箇所にはサドルを設置し、前記前フォーク上方にはハンドルの竜頭を設置し、自転車が構成される。

自転車に乗る年齢層はお年寄りから若者までいる。自転車に乗っている過程には様々な道があるが、例として坂道を登る時、騎乗者はペダルを踏むのに非常に力を要するため、或る自転車には上述のハンドル竜頭箇所に大きな体積の電池を設置し、更に後車輪の車輪フレーム内には駆動モーターを設置し、ケーブルで前記電池と前記駆動モーターを電気的に接続する。前述のハンドル付近には別に前記電池と電気的に接続する制御ユニットを設置して電動自転車を構成する。この時、騎乗者は前記制御ユニットを操作することで、駆動モーターが上述チェーンのトルクを高め、坂道を登る時に体力の消耗を減らす。
先行技術としては、例えば特許文献１に示されるものがある。この特許文献１には、補助駆動力源としての電動モータ２１が取り付けられたモータユニット２０が記載されている。モータユニット２０は、モータユニットケース２２と、駆動力を伝達するチェーン１１に噛み合い、電動モータ２１の補助駆動力をチェーン１１に伝達して出力する出力スプロケット２３と、出力スプロケット２３が取り付けられ、ペダル８からの力をチェーン１１に伝達する大ギヤ１０が取り付けられたクランク軸９と略平行の方向に配設されたユニット出力軸２４と、回転軸であるユニット出力軸２４に嵌め込まれた減速用大歯車２６とこれに噛み合う、電動モータ２１の回転軸であり、クランク軸９と略平行の方向に配設された回転軸２１ａに形成された減速用小歯車２７とからなる減速機（歯車部）２８と、モータユニットケース２２内に内蔵された電動自転車制御用の回路基板３０などで構成されている。そして、電動モータ２１の回転駆動力が、減速用小歯車２７と減速用大歯車２６とにより出力トルクが増加されながら伝達され、ユニット出力軸２４に取り付けた出力スプロケット２３を通して、補助駆動力をチェーン１１に伝達して後輪側へ出力するようになっている。

特許第４０７９６４２号公報

解決しようとする問題点は、上述の電池体積は非常に大きく、且つそれと車輪フレームの間は分離式の設計であるため、騎乗者が不注意であったりすると、ぶつかり易く、怪我をしやすい。加えて前記電池はハンドルの竜頭に設置するが、視覚的な美観を損ねる。拠って、本考案者は研究開発に専心し、現在の電動自転車の設計と異なるものを開発した。

本考案は、自転車の車輪中央箇所に設置し、両側中心は前フォークもしくは/及び後フォーク末端の支持桿と組み立てられる車輪フレームと、該車輪フレーム内に設置するモーター組と、取り外しする該モーター組の外縁に配置して組み立てられるキャリヤーと、選択的に該モーターもしくは/及びその外フレームと取り外して組み立てられ、且つこれらの減速機構の盤体は前記車輪フレームの内縁に配置して組み立てられて同時に連動する減速機構を含むことを最も主要な特徴とする。

本考案の電動車装置は、カスタマイズした単輪もしくは/及び両輪の駆動部を備え、騎乗者が動力部品等を改造可能にする特色を備えるという利点がある。

本考案の一実施例の立体分解図である。 本考案の一実施例の立体分解図である。 本考案の一実施例の組立完成後の断面図である。 本考案の一実施例のモーター組の立体分解図である。 本考案の一実施例の別モーター組の立体分解図である。 図４を組み立てた後の断面構造を示す図である。 図５を組み立てた後の断面構造を示す図である。 要求に応じて本考案を選定、作成したカスタマイズのモジュール図である。 要求に応じて本考案を選定、作成したカスタマイズのモジュール図である。

電動車装置を提供し、異なる騎乗者のカスタマイズした要求を満足させることを本考案の主な目的とする。

電動車装置を提供し、自転車が単輪もしくは/及び両輪の駆動モードを備えることを本考案の別の目的とする。

電動車装置を提供し、騎乗者が自転車の動力部品を改造する楽しみを得る事を本考案の更に別の目的とする。

拠って、上述の目的を達成するため、電動車装置を提供する。その手段は、

車輪フレームは、自転車の車輪中央箇所に設置し、該車輪フレーム両側中心には該自転車の前フォーク、もしくは/及び後フォーク末端の支持桿と組み立てる。

モーター組は、前記車輪フレーム内に設置し、モーター及び該モーターを格納する外フレームを含む。前記モーター内部は、両端を連通する軸心、その内縁に沿って前記車輪フレームを回転させた時に磁力線を切る磁石，及び該磁石と前記軸心間に配置して磁場変化を発生させる複数個のコイルを含む。

キャリヤーは、前記モーター組の外縁から取り外しできるように配置して組み立て、その内部は、電池もしくは/及び電子モジュール装置を選択的に設置する。前記電池は前記軸心と電気的に接続し、且つ通電後、該軸心を回転させる。

減速機構は、前記モーター、もしくは/及びその外フレームと選択的に取り外し組み立てる。各減速機構は、その中心位置に位置して且つ前記軸心と連接する第一ギア、及び該第一ギアの外周に位置して且つそれと異なる回転速度で同時に回転する複数の第二ギアを含む。それら第二ギアの外周には盤体を設置し、且つこれらの盤体は、前記車輪フレームの内縁と配置組み立てして同時に連動する。

本考案の効果について、モーター及び電池と電子モジュール装置を内蔵したキャリヤーは、自転車車体フレームと相対して静止し、更に最小の回転質量を達成する。騎乗者が電流を流してモーターを制御する軸心を運転し、該モーターの一端は、直接前記第一ギアと同時且つ同速で回転し、前記第一ギアと複数の第二ギアによって異なる回転速度比の設計を備え、加えてこれらの第二ギア外部に盤体を嵌合する。該盤体は車輪フレーム、及び前、後車輪と同時同回転速度の設計であるため、本考案の前記車輪フレーム内部は、電池を設置する他に、その他部品も設置することができ、カスタマイズした要求に応える。勿論、前記車輪フレームは、同時もしくは選択的に前記前、後車輪に設置することができ、自転車が単輪もしくは/及び両輪の駆動モードを達成する。他に、本考案は独特な内から外への動力出力モードを備えるため、騎乗者が異なるギア比を備える減速機構を交換、増減でき、自転車の動力部品を改造する楽しみを得ることができる。

以下は図式と共に提示した具体的な実施例で、本考案の内容及び細節を如何に詳細に述べる。

図１、３に示すとおり、本考案の電動車装置の実施例は、車輪フレーム１、モーター組３、キャリヤー４，及び減速機構５を含む。

図１から図３に示すとおり、前述の車輪フレーム１は、自転車の車輪２の中央箇所に設置し、該車輪２のスチール・リム２１を連結する中間フレーム１１、及びそれぞれ中間フレーム１１両側に対称に設置する左、右フレーム１２、１３を含み、前記車輪フレーム１の両側中心は、前フォークもしくは/及び後フォーク末端の支持桿２２と組み合わせる。

前述のモーター組３(図４から図７参照)は、前記車輪フレーム１内に設置し、モーター３１、及び該モーター３１を嵌入する外フレーム３２を含む。前記モーター３１内部は、その両端を連通する軸心３１１、その内縁に沿って前記車輪フレーム１を回転させた時に磁力線を切る磁石３１２、及び該磁石３１２と前記軸心３１１間に配置して磁場変化を発生させる複数個のコイル３１３を含む。

前述のキャリヤー４は、取り外せる前記モーター組３の上、下方に組み立て、その内部には選択的に電池４１もしくは/及び電子モジュール装置４２を設置し、前記電池４１は前記軸心３１１と電気的に接続し、且つ通電後に前記軸心３１１を回転させる。

図４から図７に示すとおり、前述の減速機構５は、選択式で前記モーター３１もしくは/及び前記外フレーム３２と組み立てる。各減速機構５は、その中心位置に設置し、且つ前記軸心３１１と連接する第一ギア５１、及び該第一ギア５１の外周に位置し、且つそれと異なる回転速度で同時に回転する複数の第二ギア５２を含む。これら第二ギア５２の外周には盤体５３を環設し、これら盤体５３は、前記左、右フレーム１２、１３と組み立てて同時に連動する。

図３、図８、図９に示すとおり、前記磁石３１２は、前記車輪フレーム１に於いて回転する時、磁力線を切って電力を発生し、前記キャリヤー４の内部電池４１は前述の電力を蓄電及び放電し、自動的に充、放電的モードを形成する。

前記キャリヤー４の外観は円弧アーチ型で、前記モーター組３の外フレーム３２外部に直接設置する。前記電子モジュール装置４２は、無線信号レシーバー４２１、電子センサー４２２、コントローラー４２３、無線トルク探知器４２４、センサー４２５、例えば光電管、二酸化炭素センサー、温度センサーの一つ及びその組立品である。前記電池４１は、前記コントローラー４２３と電気的に接続し、前記コントローラー４２３は、無線もしくは有線方式で騎乗者が前記電流の出力を操作するのに用い、前記コントローラー４２３は、他に前記無線トルク探知器４２４と共に信号をマッチングする。前記車輪２では坂を登る時、前記無線トルク探知器４２４が自動的に探知して、信号を前記コントローラー４２３へ伝送して受信し、前記コントローラー４２３から論理的判断で直接前記電池４１から大量電流を出力し、前記軸心３１１のトルクを高める。前記第一ギア５１と前記第二ギア５２の二者の回転速度比は７：１である。前記前フォークもしくは/及び前記後フォーク末端の支持桿２２の回転は靜止し、且つ前記軸心３１１と前記盤体５３間の回転速度比は７：１である。前記中間フレーム１１は半等分に分け、その半分は前記左フレーム１２と一体成型で製造し、別の半分は前記右フレーム１３と一体成型で作り、更にこれらの両半分を組み立てて固定する。

本実施例において、前記モーター３１は、高回転外転式ブラシレスモーターであるが、それに限らない。本実施例において、前記第一ギア５１と前記第二ギア５２の二者の回転速度比は７：１であり、良好なものとして、それらの二者の回転速度比は、４：１である。

図３、図８、図９に示すとおり、前記キャリヤー４は、そのキャリヤー４の内部周囲に複数の環状配列した電池４１，及びこれらの電池４１と共に配列して電気的に接続するコントローラー４２３を含む。前記コントローラー４２３は、無線もしくは有線方式で騎乗者が操作する。前記前、後車輪２箇所では坂を登る時、前記無線トルク探知器４２４は信号を自動的に探知伝送して前記軸心３１１のトルクを高める。前述の無線トルク探知器４２４は、車輪フレーム１内のキャリヤー４に設置されるため、騎乗者は信号レシーバー（図未提示）を自転車の竜頭ハンドルの一側に置いて信号を受信することができる。前記信号レシーバーは、論理的判断の下、前記軸心３１１のトルクを上げる。これを「無線制御モード」とする。反対に「有線制御モード」を採用した場合、ケーブル（図未提示）で前記車輪フレーム１内のモーター３１の軸心３１１とハンドルの間を接続し、信号を前記ケーブルで伝送して前記軸心３１１のトルクを高める。本実施例において，前記電池４１はＡ１２３ＳＹＳＴＥＭＳ会社の電池であるが、それに限らない。

図３、図４から図７に示すとおり、前記左フレーム１２の中心には支持桿２２を差し込み、且つ前記右フレーム１３の中心には別の支持桿２２を差し込む。これら支持桿２２は、車輪２の前フォーク、もしくは/及び後フォークの下方部位（図未提示）を組み立てる。本実施例において，前記支持桿２２の回転は静止し、且つ前記軸心３１１と前記盤体５３の両者間の回転速度比は７：１であるが、その限りではない。

本考案は、実際使用する場合、図１から図９に示すとおり、モーター３１及びキャリヤー４は、車輪フレーム１及び前、後車輪２が同時に回転する事ができないため、騎乗者がコントローラー４２３(他に図８、図９参照)を操作してモーター３１の軸心３１１を始動運転すると、前記モーター３３の軸心３１１の一端は、直接前記第一ギア５１と同時に同速で回転する。前記第一ギア５１と複数の第二ギア５２によって異なる回転速度比の設計を備える。加えてこれら第二ギア５２の外部に凹状の盤体５３を嵌合し、前記盤体５３と車輪フレーム１、及び前、後車輪２は同時、同回転速度の設計になる。そのため、本考案の前記車輪フレーム１の内部は電池４１を設置する他に、その他部品(例として無線トルク探知器４２４、センサー４２５等々)を設置してカスタマイズを達成する。当然、前記車輪フレーム１は同時もしくは選択的に前記前、後車輪２中央部位に設置し、前記自転車に単輪もしくは/及び両輪的駆動モードを備える。他に、本考案には特別な内から外への動力出力モードを備え、騎乗者が異なるギア比の減速機構５に交換するか、もしくは増減させ、自転車動力部品を改造する楽しみを得る。

図３、図９に示すとおり、前記電池４１は、前記コントローラー４２３との間に無線トルク探知器４２４及びセンサー４２５を並列させ、前記キャリヤー４を平均的な重量に形成するのに用いる。車輪２では坂を登る状態の時、前記無線トルク探知器４２４は、信号を自動的に探知して伝送し前記軸心３１１のトルクを高め、前記自転車はスムーズに坂を登る。

図３、図８、図９に示すとおり、本考案で採用した電池４１(リチウム電池でもよい)の容量の大きさ，及びモーター３１効率の大きさ(２００ W、４００ W、６００W)は、使用者の年齡層及び要求に基づき、カスタマイズするか、もしくは一般的な要求に基づいて設定する。例として，若者は騎乗時の速度と時間を追及することを好むので、大馬力、高功率出力のモーター３１及び電力において持久力の高い電池４１を選択して設置する。女性もしくはお年寄りは、通常、路面で使用することが多いので、正常馬力出力のモーター３１及び一般型の電池４１で組み立てるのがよい。

上述のとおり、本考案の「電動車装置」は、表示した目的及び効果を達成し、且つ実用性と進歩性を備える。また本考案は、申請前、同じ構造使用もしくは刊行物でも見ていない。故に実用新案の請求に符合する。

本考案は、上述の実施例に基づき詳細に説明しているが、上述の説明により、本領域に習熟したものは本考案を理解できるため、本考案の実施範囲を限定しない。故に本考案の請求範囲に基づいた形状構造特徴及び精神を同じくする変化と修飾はすべて本考案の範囲内とする。

１ 車輪フレーム
１１ 中間フレーム
１２ 左フレーム
１３ 右フレーム
２ 車輪
２１ スチール・リム
２２ 支持桿
３ モーター組
３１ モーター
３１１ 軸心
３１２ 磁石
３１３ コイル
３２ 外フレーム
４ キャリヤー
４１ 電池
４２ 電子モジュール装置
４２１ 無線信号レシーバー
４２２ 電子センサー
４２３ コントローラー
４２４ 無線トルク探知器
４２５ センサー
５ 減速機構
５１ 第一ギア
５２ 第二ギア
５３ 盤体

Claims (9)

1. 主に車輪フレーム、モーター組、キャリヤー、減速機構を含む電動車装置において、
   自転車の車輪の中央箇所に設置し、両側中心は該自転車の前フォークもしくは/及び後フォーク末端の支持桿と組み立てられる車輪フレームと、
   該車輪フレーム内に設置し、モーター及び該モーターを格納する外フレームを含み、前記モーターの内部は、両端を連通する軸心、その内縁に沿って前記車輪フレームを回転させた時に磁力線を切る磁石，及び該磁石と前記軸心間に配置して磁場変化を発生させる複数個のコイルを含むモーター組と、
   取り外しする前記モーター組の外縁に配置して組み立てられ、その内部は、電池もしくは/及び電子モジュール装置を選択的に設置し、該電池と前記軸心は電気的に接続し、且つ通電後に前記軸心を回転させるキャリヤーと、
   選択的に前記モーターもしくは/及び前記外フレームと取り外して組み立てられ、各々はその中心に位置し、且つ前記軸心と連接する第一ギア、及び前記第一ギアの外周に位置し、且つそれと異なる回転速度、同時回転する複数の第二ギアを含み、これらの第二ギアの外周には盤体を環設し、且つこの盤体は前記車輪フレーム内縁に配置して組み立てられ同時に連動する減速機構から構成されることを特徴とする電動車装置。
2. 前記車輪フレームは、前記車輪のスチール・リムを連結した中間フレーム、及び該中間フレーム両側にそれぞれ対称に組み立てる左、右フレームを含むことを特徴とする請求項１記載の電動車装置。
3. 前記中間フレームは、両半分に分け、その半分は前記左フレームと一体成型で製造し、別の半分は前記右フレームと一体成型で製造し、それらの両半分を組み立てて固定することを特徴とする請求項２記載の電動車装置。
4. 前記磁石は、前記車輪フレームの回転時に磁力線を切って電力を発生し、前記キャリヤーの内部電池は前記電力を蓄電及び放電することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電動車装置。
5. 前記キャリヤーは、その外観が円弧アーチ型で、直接前記モーター組の外フレーム外部に固定することを特徴とする請求項１記載の電動車装置。
6. 前記電子モジュール装置は、無線信号レシーバー、電子センサー、コントローラー、無線トルク探知器、センサーの内の一つ及びその組立品であることを特徴とする請求項１記載の電動車装置。
7. 前記電池は、前記コントローラーと電気的に接続し、該コントローラーは、無線もしくは有線方式で騎乗者が電流の出力を操作し、前記コントローラーは別に前記無線トルク探知器と信号マッチングを行うことを特徴とする請求項６記載の電動車装置。
8. 前記自転車は、前記車輪で坂を登る状態の時，前記無線トルク探知器は信号を自動的に探知して前記コントローラーへ伝送し、前記コントローラーがこれを受信して論理的判断により直接前記電池に大量電流を出力させ、前記軸心のトルクを高めることを特徴とする請求項６記載の電動車装置。
9. 前記第一ギアと前記第二ギアと二者の回転速度比は、７：１であり、且つ前記前フォークもしくは/及び前記後フォーク末端の支持桿の回転は靜止し，前記軸心と前記盤体の間の回転速度比は７：１であることを特徴とする請求項１記載の電動車装置。

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