JP3476566B2 - パワーアシスト三輪自転車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、ペダルの踏力に応じた
補助駆動力をモータにより後輪に供給するようにしたパ
ワーアシスト三輪自転車に関する。 【０００２】 【従来の技術】自転車で例えば上り坂や向かい風の中を
走行したり，あるいは荷物を積載した状態で走行したり
する場合、大きなペダル踏力が必要である。このような
走行時の負担を軽減するために、ペダルの踏力に応じた
補助駆動力を付与するパワーアシストユニットを搭載し
たパワーアシスト三輪自転車が提案されている（例え
ば、特開平６−２１１１７９号公報参照）。このパワー
アシストユニットは、後輪を回転駆動するモータと、該
モータに電源を供給するバッテリと、ペダルにかかるト
ルク及び車速に応じてモータの駆動力を制御するコント
ローラとから構成されている。 【０００３】上記パワーアシストユニットを三輪自転車
に搭載するにあたっては、バッテリ，モータ等の容積，
重量が比較的大きい構成部品の配置構造が重要である。
このような配置構造の一例として、上記従来公報には、
バッテリ，コントローラを収納したボックスを荷かごの
下方の後フレーム上に配置し、モータを後フレームの下
部に配置したものが提案されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
公報に開示されているようなパワーアシストユニットの
構成部品全てを後フレームに配置する構造では、後フレ
ームの構造が複雑化したり，大型化したりするという問
題がある。またバッテリ，モータ等の重量物が車体重心
より後方に離れた後輪側に位置することからコーナリン
グ性能が十分満足できるものでない等走行安定性が低
く、さらに荷かごの下部にバッテリ，コントローラを配
置する分だけ、荷かごの容積が減少するという問題があ
る。 【０００５】本発明は上記従来の状況に鑑みてなされた
もので、後フレームの構造を簡略化でき、かつ走行安定
性を向上できるとともに、荷かごの容積を充分に確保で
きるパワーアシスト三輪自転車を提供することを目的と
している。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、前端で前輪支
持用フロントフォークを軸支するとともに長手方向途中
に斜め後上方に向けてシートチューブを立設した一本の
前フレームの後端部を、左右一対の後輪を軸支するとと
もに荷かごを支持する後フレームに揺動可能に連結して
なる車体フレームと、該車体フレームに搭載され、上記
後輪を回転駆動するモータ，該モータに電源を供給する
バッテリ，及びペダル軸に加えられる踏力の大きさに応
じて上記モータの駆動力を制御するコントローラからな
るパワーアシストユニットを備えたパワーアシスト三輪
自転車において、上記シートチューブの上部と該シート
チューブより後方に延在する上記前フレームとの間に後
下がりの補強パイプを接合し、上記バッテリを上記補強
パイプの下端と前フレームとの接合部より前方であっ
て、上記斜め後上方に延在するシートチューブの背面に
該シートチューブに沿わせて斜めに、かつ車体側面視で
該バッテリの上方を適宜距離だけ離間してサドルが覆う
ように配置し、上記荷かごは上記一本の前フレームの直
上に近接して配置され、該荷かごの前面は上記補強パイ
プの下端付近から斜め前上方に上記サドルに向けて延在
し、該前面の上縁を該サドルより下側とし、上記ペダル
軸，モータ及び該両者の合力部を前フレームの下面に沿
って上記シートチューブの下方に配置したことを特徴と
している。 【０００７】 【作用】本発明に係るパワーアシスト三輪自転車によれ
ば、バッテリをシートチューブの後側に、モータ，コン
トローラを前フレームの下面に沿うように配置したの
で、車体回りの空きスペースを有効利用して構成部品を
配置でき、かつ重量物を車体重心の近傍に集中して配置
できる。その結果、後フレームの構造を簡素化できると
ともに、コーナリング時における走行姿勢の安定化を図
ることができる。また、上記後フレームにパワーアシス
トユニットの全構成部品を配置する場合に比べて、荷か
ごの容積を増大できる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説
明する。図１ないし図８は、本発明の一実施例によるパ
ワーアシスト三輪自転車を説明するための図であり、図
１〜図４はそれぞれはパワーアシスト三輪自転車の側面
図，平面図，一部断面側面図，一部断面平面図、図５は
ペダル軸駆動部を示す概略構成図、図６は前フレームの
揺動部を示す断面側面図、図７は図６のVI-VI 線断面
図、図８は動作を示すブロック構成図である。 【０００９】図において、１は本実施例のパワーアシス
ト三輪自転車であり、該三輪自転車１の車体フレーム２
は、ヘッドパイプ３から後方に斜め下方に延びる前フレ
ーム４の後端部４ａを後フレーム５に揺動可能に連結
し、上記前フレーム４の長手方向略中央部に乗員が着座
するサドル６ａが装着されたシートチューブ６を立設し
た構造のものである。 【００１０】上記ヘッドパイプ３によりフロントフォー
ク８の操向軸８ａが軸支されており、該フロントフォー
ク８の下端には前輪９が軸支され、また上端にはハンド
ル１０が固着されており、さらに該フロントフォーク８
にはフロントバスケット１１がブラケットを介して取付
けられている。 【００１１】上記後フレーム５は、平面視大略コ字状の
下フレーム１５と、これの上方に並行に配設された平面
視大略ロ字状の上フレーム１６とを４本の補強フレーム
１７・・で接続し、該上フレーム１６の左右辺部を下方
にＶ字状に屈曲形成して軸受部１６ａを一体形成した構
造となっている。上記下フレーム１５には車幅方向に延
びる補強プレート１８が架け渡して接合されており、ま
た上フレーム１６には車体前後方向に延びる２本の補強
プレート１９，１９が架け渡して接合されている。上記
上フレーム１６の上面にはリヤバスケット２０が載置さ
れており，該リヤバスケット２０は補強フレーム１９に
ボルト締め固定されている。 【００１２】上記前フレーム４の後端部４ａには、図
６，図７に示すように、一対のブラケット２１，２１を
介して揺動軸２２が固定されている。該揺動軸２２は両
端部２２ａが円柱で、中央部２２ｂが正方形の角柱とな
っており、この両端部２２ａは上記補強プレート１８に
軸受１８を介して回転可能に支持されている。また上記
揺動軸２２には補強プレート１８上に固定された角筒状
の軸受パイプ２３が装着されており、該軸受パイプ２３
と揺動軸２２との間にはナイトハルトゴム２４が配設さ
れている。これにより上記前フレーム４は左右に揺動可
能になっているとともに、ナイトハルトゴム２４の弾性
力により元の垂直位置に復帰するようになっている。 【００１３】上記後フレーム５の左右外側部には後輪３
０，３０が配設されており、該後輪３０の車軸３０ａは
それぞれ上記上フレーム１６の左右軸受部１６ａ，及び
下フレーム１５の軸受部１５ａによって軸支されてい
る。 【００１４】また、図５に示すように、上記両車軸３０
ａの内側端部にはそれぞれワンウェイクラッチ３１を介
在させて従動スプロケット３２が結合されている。また
両車軸３０ａの前方にはこれと平行に中間軸３３が配設
されており、該中間軸３３は図示しない軸受を介して下
フレーム１５に回転自在に支持されている。この中間軸
３３の両端部にはそれぞれ駆動スプロケット３４，３５
が結合されており、該各スプロケット３４，３５はチェ
ーン３７，３７を介して上記駆動スプロケット３２，３
２に連結されている。 【００１５】上記前フレーム４のシートチューブ６の基
部には支持ボス部４ｂが一体形成されており、該ボス部
４ｂにはペダル軸４０が回転自在に挿着されている。該
ペダル軸４０の両端にはクラン４１を介してペダル４２
が装着されている。上記ペダル軸４０の駆動力はワンウ
ェイクラッチ８０を介して遊星歯車式変速機構４９の合
力軸４９ａから駆動スプロケット４３，チェーン４４，
従動スプロケット３６を通って中間軸３３に伝達され
る。ここで本実施例は、ペダル４２からの動力を中間軸
３３を介して左右の後輪３０に同時に伝達する構造であ
り、このため旋回時における両輪の回転差はワンウェイ
クラッチ３１で吸収することとなる。 【００１６】上記車体フレーム２には本実施例のパワー
アシストユニット５０が配設されている。該パワーアシ
ストユニット５０は両後輪３０を回転駆動するモータ５
１と、該モータ５１に電源を供給するバッテリ５２と、
上記モータ５１の駆動力を制御するコントローラ５３と
から構成されており、該コントローラ５３にはトルクセ
ンサ５４及び車速センサ５５が接続されている。 【００１７】上記トルクセンサ５４は、上記遊星歯車式
変速機構４９内の固定要素に働く反力をトルクとして検
出し、該検出値をコントローラ５３に出力する。また上
記車速センサ５５は上記変速機構４９の上記合力軸４９
ａに固定されたベベルギヤ４９ｂの周速を検出し、該検
出値をコントローラ５３に出力するように構成されてい
る。 【００１８】上記バッテリ５２は１２Ｖバッテリであ
り、上下に重ねて直列接続し、上下に長い直方体状のバ
ッテリボックス６０内に収納されている。このバッテリ
ボックス６０は、上記シートチューブ６の後側の前フレ
ーム４上に縦置きに配置されており、該シートチューブ
６に接合された平面視矩形枠状の支持パイプ６２と該支
持パイプ６２と前フレーム４との間に架け渡して接合さ
れた支持パイプ６３とで支持されている。また上記支持
パイプ６２の後部と前フレーム４とは斜め後方に延びる
補強パイプ６４で接合されている。上記バッテリボック
ス６０の上面には把手６５が装着されており、上記サド
ル６ａを取り外すことによりバッテリボックス６０を引
き出せるようになっている。また図示しないが上記バッ
テリボックス６０には充電用コンセントが配設されてい
る。 【００１９】上記モータ５１は、上記前フレーム４の中
央部下面に配置されており、図示しない取付けブラケッ
トを介して前フレーム４に固定されている。該モータ５
１の出力はワンウェイクラッチ３９を介して遊星歯車式
変速機構４９の合力軸４９ａから上記駆動スプロケット
４３に入力され、中間軸３３を通って両後輪３０に伝達
されるようになっている。 【００２０】上記コントローラ５３はモータ５１前方の
前フレーム４の下面に配置されており、図示しない取付
けブラケットを介して前フレーム４に固定されている。
このようにしてコントローラ５３，モータ５１，ギヤユ
ニット４９は前フレーム４下面に沿って直列に配置され
ている。 【００２１】また、上記コントローラ５３，モータ５
１，ギヤユニット４９はカバー７５で覆われている。該
カバー７５は、前フレーム４に固定された上カバー７５
ａと、該上カバー７５ａの下面に着脱可能に装着された
下カバー７５ｂとからなる２分割構造のもので、これに
より外観の向上を図るとともに各構成部品の損傷を回避
している。さらに上記下カバー７５ｂの前部にはパワー
アシストユニット作動用メインキースイッチ７５ｃ，バ
ッテリ電圧低下及びコントローラシステムの異常を表示
する警告ランプ（図示せず）が配設されている。 【００２２】そして上記コントローラ５３は、上記トル
クセンサ５４の検出値からペダル４２に生じたトルク
（踏力）の大きさを求めるとともに、車速センサ５５の
検出値から車速を求め、内蔵されたマップに基づいて補
助駆動力を算出し、該補助駆動力に対応した電流をバッ
テリ５２からモータ５１に供給するように構成されてい
る。この補助駆動力は、乗員のペダル踏力１に対して１
未満に設定されており、かつ車速が例えば１５Ｋｍ／ｈ
を越えた時点から次第に小さくなり、２４Ｋｍ／ｈに達
した時点でゼロになるように設定されている。 【００２３】次に本実施例の作用効果について説明す
る。本実施例のパワーアシストユニット５０は、車速が
所定値（例えば１５ｋｍ／ｈ）以下のときは乗員のペダ
ル踏力が大きいほど大きい補助駆動力を供給し、速度が
上記所定値を越えると速度が上昇するにつれて補助駆動
力を減少させ、速度が最大値（例えば２４ｋｍ／ｈ）を
越えると補助駆動力をゼロにする。このようにして上り
坂，向かい風，荷物の積載時，発進時等における労力の
軽減が図られる。なお、上記各ワンウェイクラッチによ
りペダル軸，モータ軸側から後輪側への回転力は伝達さ
れるが、逆方向への回転力は伝達されない。 【００２４】そして本実施例によれば、バッテリ５１を
シートチューブ６の後側でかつ前フレーム４の上側に配
置し、モータ５１，コントローラ５３を前フレーム４の
前部下面に沿って配置したので、車体フレーム周辺の空
きスペースを有効利用して各構成部品を配置でき、後フ
レーム５の大型化，複雑化を回避できる。また後フレー
ム５に載置するリヤバスケット２０の開口広さ，深さを
大きくとることができ、三輪自転車に要求される荷物の
積載量増大を図ることができる。 【００２５】さらに本実施例では、上記バッテリ５２，
モータ５１等の重量物を車体重心の近傍に集中して配置
したので、コーナリング時の走行安定性を確保でき、し
かも電気配線を簡略化できるとともに、車体のねじれに
よる損傷を防止できる。ちなみに、例えば前フレームと
後フレームとに分けて構成部品を配置した場合、配線が
複雑となり、また前フレームの揺動により配線がねじれ
るという問題がある。 【００２６】さらにまた上記前フレーム４にコントロー
ラ５３，モータ５１を直列に並べて配置したので、これ
らを簡単な形状のカバー７５により覆うことができ、雨
水の侵入，外力による損傷を防止でき、またカバー７５
を２分割構造としたので下カバー７５ｂを外すことによ
りメンテナンスを容易に行うことができる。 【００２７】 【発明の効果】以上のように本発明に係るパワーアシス
ト三輪自転車によれば、バッテリをシートチューブの後
側に配置し、モータ，コントローラを前フレームの下面
に配置したので、車体回りの空スペースを利用して構成
部品を配置でき、後フレームの構造を簡素化できるとと
もに、コーナリング時の走行安定性を向上でき、さらに
は荷かごの容積を充分に確保できる効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例によるパワーアシスト三輪自
転車を説明するための側面図である。 【図２】上記実施例三輪自転車の平面図である。 【図３】上記実施例三輪自転車の一部断面側面図であ
る。 【図４】上記実施例三輪自転車の一部断面平面図であ
る。 【図５】上記実施例三輪自転車の後輪駆動機構を示す概
略構成図である。 【図６】上記実施例三輪自転車の前フレームの揺動部を
示す断面側面図である。 【図７】上記揺動部を示す図６のVI-VI 線断面図であ
る。 【図８】上記実施例三輪自転車のパワーアシストユニッ
トのブロック構成図である。 【符号の説明】 １ パワーアシスト三輪自転車 ２ 車体フレーム ４ 前フレーム ５ 後フレーム ６ シートチューブ ８ フロントフォーク ２０ リヤバスケット（荷かご） ３０ 後輪 ５０ パワーアシストユニット ５１ モータ ５２ バッテリ ５３ コントローラ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 前端で前輪支持用フロントフォークを軸
   支するとともに長手方向途中に斜め後上方に向けてシー
   トチューブを立設した一本の前フレームの後端部を、左
   右一対の後輪を軸支するとともに荷かごを支持する後フ
   レームに揺動可能に連結してなる車体フレームと、該車
   体フレームに搭載され、上記後輪を回転駆動するモー
   タ，該モータに電源を供給するバッテリ，及びペダル軸
   に加えられる踏力の大きさに応じて上記モータの駆動力
   を制御するコントローラからなるパワーアシストユニッ
   トを備えたパワーアシスト三輪自転車において、上記シ
   ートチューブの上部と該シートチューブより後方に延在
   する上記前フレームとの間に後下がりの補強パイプを接
   合し、上記バッテリを上記補強パイプの下端と前フレー
   ムとの接合部より前方であって、上記斜め後上方に延在
   するシートチューブの背面に該シートチューブに沿わせ
   て斜めに、かつ車体側面視で該バッテリの上方を適宜距
   離だけ離間してサドルが覆うように配置し、上記荷かご
   は上記一本の前フレームの直上に近接して配置され、該
   荷かごの前面は上記補強パイプの下端付近から斜め前上
   方に上記サドルに向けて延在し、該前面の上縁を該サド
   ルより下側とし、上記ペダル軸，モータ及び該両者の合
   力部を前フレームの下面に沿って上記シートチューブの
   下方に配置したことを特徴とするパワーアシスト三輪自
   転車。