JP3289943B2 - 電動モータ付き自転車 - Google Patents

電動モータ付き自転車

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JP3289943B2
JP3289943B2 JP07879792A JP7879792A JP3289943B2 JP 3289943 B2 JP3289943 B2 JP 3289943B2 JP 07879792 A JP07879792 A JP 07879792A JP 7879792 A JP7879792 A JP 7879792A JP 3289943 B2 JP3289943 B2 JP 3289943B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、人力による駆動系と電
動モータによる駆動系とを並列に設け、両駆動系を協働
させて走行するようにした電動モータ付き自転車に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】人力による駆動系と電動モータによる駆
動系とを並列に設けた電動モータ付き自転車が公知であ
る。ここにモータの駆動力と人力による駆動力とを合成
する機構を小型化し、またモータをほこりや雨水から保
護するために、モータを車体フレームに設けた中空円筒
状の縦パイプ内に収容することが提案されている(実公
昭51−15272号)。
【0003】この既提案のものは、モータを車体フレー
ム側の縦パイプ内に密閉絡納し、このモータの軸の下端
に固定した傘歯車を、同じ縦パイプに軸支したクランク
軸側の傘歯車に噛合させている。すなわちモータおよび
クランク軸は共に車体フレームの一部である縦パイプに
別々に取付けられている。
【0004】
【従来技術の問題点】しかしこの場合モータあるいはク
ランク軸付近の組立てを行う時には、縦パイプを車体フ
レームに溶接しながら同時にモータとクランク軸の傘歯
車の歯当たりの調整をしなければならず、組立性が非常
に悪くなる。従ってモータやクランク軸付近の分解整備
の作業性も悪くなる。
【0005】さらにモータを車体フレーム側に固定して
いるため、車体フレームに加わる機械的な応力がモータ
にも加わることになり、モータを傷めたり傘歯車の噛合
に悪影響を及ぼすことも考えられる。
【0006】
【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、人力とモータの駆動力を合成する動力ユニ
ットの小型化を可能にし、モータやクランク軸付近の組
立・分解の作業性が良く、車体フレームに加わる応力が
モータに加わるのを防いでモータを保護することがで
き、モータとクランク軸との駆動力を合成するための傘
歯車機構などの歯当たりの狂いが発生することもない電
動モータ付き自転車を提供することを目的とする。
【0007】
【発明の構成】本発明によればこの目的は、人力駆動系
と電気駆動系とを並列に設けた電動モータ付き自転車に
おいて、前記人力駆動系を形成するクランクペダルによ
り駆動されるクランク軸と、電気駆動系を形成する電動
モータと、これらクランク軸および電動モータを保持す
るボトムブラケットケースとで動力ユニットを形成し、
この動力ユニットが取付けられる車体フレームの前記ボ
トムブラケットケースへの結合部分にはこのボトムブラ
ケットケースに向って開く凹部を形成し、前記凹部
前記ボトムブラケットケースの一部を下方から挿入固定
し前記ボトムブラケットケースを前記車体フレームに着
脱可能に固定する一方、前記車体フレームには後下がり
に傾いた長尺の電池を前記凹部を形成する壁体に近接さ
せて取付け、電池の後部を前記クランク軸の上後方へ延
在させたことを特徴とする電動モータ付き自転車により
達成される。
【0008】動力ユニットはその長手方向を側面視でク
ランク軸を中心にして後傾させ、電池の後部端面を車体
フレーム側の凹部を形成する壁体に近接させることがで
きる。また動力ユニットはその長手方向を側面視でクラ
ンク軸を中心にして前傾フレーム側の凹部を形成する壁
体に近接させることができる。
【0009】
【実施例】図1は本発明の一実施例の側面図、図2はそ
の動力系の展開図、図3は踏力の検出部を示す側面図、
図4はそのIV−IV線断面図、図5は図2における内部機
構を省いたV−V線断面図、図6は同じくVI−VI線断面
図である。
【0010】図1において、符号10は車体フレームで
あり、ヘッドパイプ12から後輪14に向って斜め下に
のびる一本の上チューブ16と、この上チューブ16の
下方にほぼ平行にのびる左右一対の下チューブ16a
と、上・下チューブ16、16aの後端に固着された立
チューブ18と、上チューブ16の後部から後輪14に
向って斜め下にのびる左右一対の後ステー20と、この
後ステー20の後端からほぼ水平に前方へのびるリヤス
テー22(22a、22b)とを有する。
【0011】立チューブ18の下部には下方へ向って開
く凹部となる筒部18aが一体に形成され、この筒部1
8aの開口縁にボトムブラケットケース26の一部が下
方から挿入されて動力ユニット24が車体フレーム10
に着脱可能に固定されている。ここにこの動力ユニット
24はボトムブラケットケース(以下BBケースとい
う)26と、これに一体的に固定された電動モータ28
と、後記クランク軸32とを備える。この電動モータ2
8を前記筒部18aに挿入しBBケース26の一部を
この筒部18a下方から挿入固定しBBケース26
は車体フレーム10に着脱可能に固定される。前記左右
のリヤステー22a、22bの前端はこのBBケース2
6に着脱可能に固定される。その構造については後記す
る。なお右のリヤステー22b内には駆動軸30が挿通
されている。
【0012】次に動力ユニット24を説明する。図1、
2においてBBケース26にはクランク軸32が貫挿さ
れ、その両端にクランク34が固定されている。クラン
ク34にはクランクペダル36、36が取付けられてい
る。
【0013】後輪14の車軸38の左端は、左のリヤス
テー22aに固着したエンドプレート22cに固定さ
れ、この車軸38の右端は右のリヤステー22bに固定
された傘歯車ケース40に固定されている。なおこれら
エンドプレート22cおよび傘歯車ケース40には後ス
テー20の後端がボルト止めされ着脱可能となってい
る。車軸38にはハブ42が回転自在に保持され、この
ハブ42には駆動軸30の回転が傘歯車機構44を介し
て伝えられる。ハブ42には一方向クラッチ(図示せ
ず)が内装されている。
【0014】前記電動モータ28はBBケース26に上
から図2に示すように嵌合されて固定され、そのモ−タ
軸28aはクランク軸32に直交しかつ車体幅方向中央
付近に位置する。またモータ軸28aは動力ユニット2
4の長手方向に一致し、この長手方向は側面視でクラン
ク軸32を中心にして後傾している。BBケース26
は、立チューブ18の筒部18a内にこのモータ28を
下から挿入するようにして筒部18aに嵌合され、4本
のボルト46(図2、6参照)によって結合される。
【0015】このモータ28の回転は図2に示すよう
に、一方向クラッチ48、遊星歯車式減速機50、小傘
歯車52、大傘歯車54を介して、クランク軸32に回
転自在に保持された筒型の合力軸56に伝えられる。こ
の合力軸56の回転はさらに傘歯車機構58によって前
記駆動軸30に伝えられ、さらに後輪14に伝えられ
る。
【0016】後輪14からモータ28へ向う回転はハブ
42に内装した一方向クラッチにより遮断される。なお
前記遊星歯車式減速機50は公知のものであり、モータ
28により回転されるサンギヤとBBケース26に固定
されたリングギヤとの間にあってこれらに噛合する遊星
ギヤの公転を小傘歯車52に伝えるものである。
【0017】一方ペダル36から人力により入力される
回転は、クランク軸32、一方向クラッチ60、遊星歯
車式増速機62を介して大傘歯車54に伝えられる。こ
のためクランク軸32から入力された回転はこの大傘歯
車54から合力軸56、傘歯車機構58を介して駆動軸
30に伝えられる。
【0018】このクランク軸32の回転はモータ28の
停止中にはクラッチ48の作用によりモータ28に伝わ
らない。またクランク軸32の停止中あるいは逆転中に
はクラッチ60の作用によりモータ28の回転はクラン
ク軸32に伝わらない。
【0019】遊星歯車式増速機62は図2、4に示すよ
うに、大傘歯車54に固定されたリングギヤ62aと、
トルク検出レバー64に固定されたサンギヤ62bとこ
れらの間に介在する遊星ギヤ62cとを備える。クラン
ク軸32はこの遊星ギヤ62cを一方向クラッチ60を
介して公転させる。なおトルク検出レバー64は、ペダ
ル36による人力駆動時の駆動力をサンギヤ62bに加
わる反力により検出するトルク検出機構65の一部を構
成するものである。
【0020】すなわちこのトルク検出機構65のレバー
64は、図3、4に示すように2つの突起64a、64
bを持ち、一方の突起64aはストッパ66に当接して
図3で時計方向への回転、換言すればペダル36の踏力
が加わる方向と逆方向の回転を規制する。突起64bに
は他の第2のレバー68が当接し、レバー64の反時計
方向の回転によってこの第2のレバー68が時計方向に
回転する。
【0021】この第2のレバー68には復帰ばね70に
より復帰習性が付与され、これによりレバー64は図3
で時計方向への復帰習性が付与される。そしてこの第2
のレバー68の回転量はトルクセンサとしてのポテンシ
ョメータ72に伝えられる。この結果ペダル36の踏力
に比例してレバー64が図3で時計方向に回動し、第2
のレバー68が時計方向に回動するから、この踏力すな
わち人力による駆動トルクがポテンショメータ72の回
転量から求められる。
【0022】図1で80は鉛酸電池などの充電可能な電
池、82はコントローラであり、これらは前記車体フレ
ーム10の上チューブ16と下チューブ16aとの間に
収容されている。電池80は長尺状であり、上下チュー
ブ16、16aと平行に後下がりに傾斜し、その後部端
面は筒部18aの壁体に近接して対向する。ポテンショ
メータ72で検出したトルクTはコントロ−ラ82に入
力され、このコントロ−ラ82はこの踏力によるトルク
Tに基づいてモータ電流を制御しモータトルクTM を発
生させる。84は前輪、86は操向ハンドルバー、88
はサドルである。
【0023】次に動力ユニット24との取付構造を説明
する。まずBBケース26には、モータ28のための取
付座90が図5に示すように設けられ、この取付座90
の下方には図2、6に示すように左右方向に開口する4
個のボス91が一体形成され、ここにボルト孔92が形
成される。取付座90は、モータ28の円形のフランジ
28bが嵌入する内径の取付孔90aを持ち、この取付
孔90aを含む正方形内で対角方向にのびるほぼ楕円形
の座面となっている。そしてモータ28は、この取付孔
90aの外側の対角位置に通るボルト94、94によっ
て、この取付座90に固定される。
【0024】BBケース26のボルト孔92は、モータ
28の取付ボルト94と干渉しないようにクランク軸3
2側に偏位している。各ボルト孔92は、取付座90を
立チューブ18の筒部18aに下方から挿入した時に筒
部18aの内面に当接する。なお筒部18aの上部はモ
ータ28の外形に合わせて円筒状をしているが、取付座
90やボス91付近では角筒状に形状が変化している。
【0025】従ってモータ28をBBケース26の取付
座90に2本のボルト94で固定した状態でモータ28
を筒部18aに下方から挿入し、ボルト孔92を筒部1
8aの開口付近の内面に係合させれば、前記したように
4本のボルト46を車体の両側から筒部18aを貫通し
てボルト孔92へ螺入させ締付けることができる。この
結果BBケース26を筒部18aに着脱可能に固定でき
る。なおBBケース26の取付座90付近は角筒状なの
でボルト46は車体の側面から着脱でき作業性がよい。
【0026】その後左右のリヤステー22a、22bの
前端がBBケース26に固定される。左のリヤステー2
2aは図2に示すように左側からボルト96によりBB
ケース26に固定される。右のリヤステー22bの前端
はBBケース26に後方から着脱可能なフランジ22d
となり、このフランジ22dがBBケース26に着脱可
能に固定される。このリヤステー22bに挿通された駆
動軸30の前端は、スプライン内歯が形成された筒98
を介して傘歯車機構58の出力軸58aに連結されてい
る。
【0027】以上の実施例は駆動軸30を用いたシャフ
トドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆動す
るが、本発明は合力軸56にスプロケットを固定してチ
ェ−ンドライブ機構からなる伝動系により後輪14を駆
動するものであってもよい。
【0028】図7はこの実施例の一部側面図である。こ
の実施例では動力ユニット24Aのモータ28Aは前上
方へ傾斜する。すなわち動力ユニット24Aの長手方向
は側面視でクランク軸を中心にして前傾している。また
車体フレーム10Aの下チューブ16Aの下部を筒部1
6Bとした。長尺の電池80はその下面が車体フレーム
10A側の筒部16Bの壁体に近接している。
【0029】BBケース26Aにモータ28Aを固定し
た後、モータ28Aをこの筒部16Bに下後方から挿入
し、BBケース26Aを筒部16Bに左右から4本のボ
ルト46A(2本だけ図示)により固定する。またこの
BBケース26Aは立チューブ18Aの下端にもボルト
止めされる。
【0030】動力ユニット24Aの合力軸56(図2)
の回転はチェーン100を介して後輪14に伝えられ
る。なおこの実施例ではリヤステー22Aの前端を立チ
ューブ18Aの下端に固着すると共に、上チューブ16
Cの後端を立チューブ18Aにボルト102によって着
脱可能とした。このためBBケース26Aを下チューブ
16Aおよび立チューブ18Aから取外し、かつ上チュ
ーブ16Cも立チューブ18から取外せば、車体フレー
ム10Aは前後に分割でき運搬に便利である。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上のように、クランク軸とモ
ータとボトムブラケットケースとを一体化したので、動
力ユニットの小型化が図れる。また車体フレームに下方
に向って開く凹部を設け、ボトムブラケットケースの一
部をこの凹部内へ下方から挿入固定し、ボトムブラケッ
トケースを車体フレームに着脱可能に固定したので、車
体フレームを分解することなく動力ユニットを着脱でき
ることになり、BBケースおよびモータの組立・分解の
作業性が良くなる。また凹部に固定されるのはBBブラ
ケットの一部であるから、モータには車体フレームの応
力が加わらない。従ってこのモータやボトムブラケット
ケース内の機構に車体フレームの応力が加わらない。こ
のため歯車機構の歯当たりに狂いが生じるおそれがな
い。さらにまた長尺の電池を後下がりに配して凹部の壁
体に近接させ、電池の後部をクランク軸の上後方へ延在
させたから、電池の大容量化が可能であり、重量をクラ
ンク軸付近に集中させることにより特に旋回性能を向上
させ、走行安定性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側面図
【図2】その動力系の展開図
【図3】踏力の検出部を示す側面図
【図4】そのIV−IV線断面図
【図5】図2におけるV−V線断面図
【図6】同じくVI-VI 線断面図
【図7】他の実施例の一部側面図
【符号の説明】
10、10A 車体フレーム 16B、18a 凹部を形成する筒部 24、24A 動力ユニット 26、26A ボトムブラケットケース 28、28A 電動モータ 32 クランク軸80 電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62K 11/02 B60K 1/04 B62M 23/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人力駆動系と電気駆動系とを並列に設け
    た電動モータ付き自転車において、前記人力駆動系を形
    成するクランクペダルにより駆動されるクランク軸と、
    電気駆動系を形成する電動モータと、これらクランク軸
    および電動モータを保持するボトムブラケットケースと
    で動力ユニットを形成し、この動力ユニットが取付けら
    れる車体フレームの前記ボトムブラケットケースへの結
    合部分にはこのボトムブラケットケースに向って開く凹
    部を形成し、前記凹部に前記ボトムブラケットケース
    の一部を下方から挿入固定し前記ボトムブラケットケー
    スを前記車体フレームに着脱可能に固定する一方、前記
    車体フレームには後下がりに傾いた長尺の電池を前記凹
    部を形成する壁体に近接させて取付け、電池の後部を前
    記クランク軸の上後方へ延在させたことを特徴とする電
    動モータ付き自転車。
  2. 【請求項2】 動力ユニットはその長手方向を側面視で
    クランク軸を中心にして後傾させ、電池の後部端面を凹
    部を形成する壁体に近接させた請求項1の電動モータ付
    き自転車。
  3. 【請求項3】 動力ユニットはその長手方向を側面視で
    クランク軸を中心にして前傾させ、電池の下面を凹部を
    形成する壁体に近接させた請求項1の電動モータ付き自
    転車。
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