JP3552620B2

JP3552620B2 - 電動式自転車

Info

Publication number: JP3552620B2
Application number: JP36227699A
Authority: JP
Inventors: 裕二福岡; 直樹帯田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP2001180556A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバッテリーの装着構造に改良を加えた電動式自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動式自転車のバッテリーの取付構造としては、特開平９−２２６６５３号公報に記載されているような、バッテリーベースをダウンチューブに沿って固定し、このバッテリーケースにバッテリー本体の下端を取り付け、この下端を揺動中心としてバッテリー本体を下方向に揺動させてバッテリーケースにバッテリー本体を装着する構造、特開平１０−１０９６８０号公報の図１に記載されているような、バッテリー本体をシートパイプに沿ってその前部に取り付ける構造などが挙げられる。
【０００３】
上述した構造では、運転者が電動式自転車に乗ろうとする際に、バッテリー本体が邪魔になる。そこで、特開平１０−１０９６８０号公報の図５に記載されているように、バッテリー本体をシートパイプに沿ってその後部に取り付ける、すなわち、バッテリーベースとバッテリー本体とからなるバッテリーユニットをシートパイプと後輪ドロヨケとの間に取り付ける構造が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、バッテリー本体はかなり大型であるため、バッテリーユニットをシートパイプと後輪ドロヨケとの間に取り付ける場合には、バッテリー本体がどうしても２本の平行なシートステイの間を上方向に突き出してしまう。そのため、バッテリー本体をバッテリーベースに着脱させる際には、バッテリー本体を２本の平行なシートステイの間を通過させながら上下方向に移動させざるを得ない。
【０００５】
上述の構造では、バッテリー本体をバッテリーベースからはずす際にバッテリー本体の下端がシートステイより上方になるまで引き上げなくてはならないだけでなく、バッテリー本体の重量は約５Ｋｇ程度であるため、上方向に引き上げるのがつらいという問題がある。
【０００６】
これを解決するために、バッテリー本体の下端を揺動中心としてバッテリー本体を左右に揺動させてバッテリーベースに着脱することも提案されている。しかし、この場合においても、取り扱いやすさは改善されたものの、バッテリー本体の大きさは従来通りであるため、バッテリーベースがシートステイから上方向に突き出している。
【０００７】
普通の自転車にはこのようなシートステイから上方向に突き出しているバッテリーは存在しないため、このように、バッテリーがシートステイから上方向に突き出していると、いかにも「電動式自転車」であるというイメージを払拭できない。また、大型のバッテリーは重量感を想起させるため、電動式自転車は重いというイメージも残っている。実際、バッテリーがシートステイから上方向に突き出している電動式自転車の重量は約３０Ｋｇ程度であり、普通の自転車（約１５Ｋｇ）と比較して実に重い。
【０００８】
さらに、バッテリー本体の下端を揺動中心としてバッテリー本体を左右に揺動させてバッテリーベースに着脱する構造であっても、バッテリー本体自体が非常に大型であるため、バッテリーベースに取り付けるのが難しいという問題がある。また、シートステイ近傍でのバッテリーベースの構造が複雑になっているため、電動式自転車には普通の自転車に用いられるサークル鍵を用いることができない。このため、電動式自転車には特殊構造を有するサークル鍵が用いられていたが、この特殊なサークル鍵は高価であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされ、シートポストの後方に装着されるバッテリー本体を小型化することにより、見た目を普通の自転車と同じようにして、「重そうな電動式自転車である」というイメージを払拭すると共に、実際に重量を軽くし、さらにバッテリー本体を電動式自転車に装着し易くすると共に、バッテリー本体を電動式自転車に装着している状態でも電動式自転車の清掃等のメンテナンスを容易に行うことができる電動式自転車およびそのバッテリーの装着構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る電動式自転車は、サドル（１１）から下方に延び出るシートポスト（１２）が上端から内嵌され、左右１対のペダル（１３）に挟まれたクランク軸が内挿されるハンガ部（１４）に下端が固定されているシートパイプ（１５）と、一端（１７１）が前記シートパイプ（１５）の上端部近傍に連結され、他端が後輪（１６）の中心に装着される後輪ハブ軸に連結され、前記後輪（１６）を挟むように平行に配置されている２本のシートステイ（１７）と、前記後輪ハブ軸と前記ハンガ部（１４）とに連結され、前記後輪（１６）を挟むように平行に配置されている２本の平行なチェーンステイ（１８）と、前記後輪ハブ軸に固定され、前記後輪（１６）の周囲に沿って前記後輪（１６）を覆う後輪ドロヨケ（１９）と、前記２本のシートステイ（１７）および前記後輪ドロヨケ（１９）のいずれからも所定の空間をおいて前記シートパイプ（１５）の長手方向に沿うように配置したバッテリーユニット（２０）と、ハンドル（２１）から下方に延び出るハンドルポスト（２２）が上端から内嵌し、下端からは前輪（２３）を挟んで先端が前輪の中心に装着される前輪ハブ軸に連結される前ホーク（２４）が内嵌しているヘッドパイプ（２５）と、前記ヘッドパイプ（２５）から後下方に延出し、前記ハンガ部（１４）に固定されるダウンチューブ（２６）と、前記クランク軸を中心軸として取り付けられた前スプロケットと、前記後輪ハブ軸を中心軸として取り付けられた後スプロケットとに咬み合って、前記ペダル（１３）に加えられた踏力を前記後輪（１６）に伝達する無端状のチェーン（２７）と、前記前スプロケット近傍に配置されるとともに、前記バッテリーユニット（２０）から電源が供給され、前記無端状のチェーン（２７）に咬み合って運転者による走行を補助するモーターを備えたモーターユニットとを備え、前記バッテリーユニット（２０）は、前記シートパイプ（１５）に固定されたバッテリーベース（２０２）と、前記バッテリーベース（２０２）の後方に着脱可能に装着されたバッテリー本体（２０１）とで構成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面とともに詳細に説明する。
【００１２】
まず、本発明に係る電動式自転車１におけるシートパイプ１５、シートステイ１７、およびチェーンステイ１８を主として構成されるバッテリーの装着構造について説明する。図４に示すように、シートパイプ１５の上端には、運転者が座るサドル１１から下方に延び出るシートポスト１２が、シートラッグ１２１を介して内嵌されている。
【００１３】
すなわち、上端では、外側から内側にかけて、シートラッグ１２１、シートパイプ１５、およびシートポスト１２の順で嵌着している。なお、図４においては、理解を容易にするため、敢えてシートポスト１２を省略している。
【００１４】
後述するが、シートラッグ１２１を緩めてこのシートポスト１２を上下に移動可能にすることにより、サドル１１を任意の高さに調節可能にすることもできる。一方、図３に示すように、シートパイプ１５の下端は、前後にそれぞれダウンチューブ２６およびチェーンステイ１８が連結されると共に、下方に電動式駆動部（図３においては装着せず）が装着されるハンガ部４に固定される。すなわち、ハンガ部４の上側にシートパイプ１５の下端が固定される。
【００１５】
図１および図２に示すように、シートパイプ１５の上端近傍には、シートステイ１７の一端が固定されている。このシートステイ１７の一端は圧潰等により偏平状に形成されており、この偏平部はフォーク状に形成されているか、または偏平部に透孔が穿設されており、このフォークまたは透孔にボルトを貫通させてナットと嵌合させ、このようにしてシートステイ１７の一端１７１を、シートパイプ１５の上端に内嵌されたシートラッグ１２１に固定させることにより、シートパイプ１５の上端部近傍にシートステイ１７の一端１７１を連結している。
【００１６】
シートステイ１７は、シートパイプ１５の上端部から後下方に向けて、後輪１６を挟むように２本平行に延び出しており、それぞれその他端が後輪ハブ軸に連結されている。
【００１７】
シートステイ１７の他端もまた、一端１７１と同様に成形されており、ボルト・ナット等により後輪ハブ軸に固定されている。
【００１８】
後輪ハブ軸とブラケット４との間はチェーンステイ１８によって連結されている。このチェーンステイ１８もまた、シートステイ１７と同様に後輪１６を挟むようにして２本平行に設けられている。
【００１９】
また、両端部もフォーク状に形成されるか、透孔を穿設されている。なお、ハンガ部と連結される側のチェーンステイの先端は、ハンガ部と溶接等により固定されていてもよい。
【００２０】
後輪１６には、これに沿うような後輪ドロヨケ１９が設けられている。すなわち、後輪ドロヨケ１９は、電動式自転車の最後尾あたりから上側に向かう円弧のように後輪１６の周囲に沿って設けられ、後輪１６を挟むような冂字状の２つの後輪ドロヨケ用固定具１９１を介して後輪ハブ軸に固定されている。
【００２１】
そして、この後輪ドロヨケ１９は、２本の平行なシートステイ１７の間を通り抜け、２本の平行なチェーンステイ１８あたりまでにかけて後輪１６を覆っている。
【００２２】
本実施の形態においては、図１および図２に示すように、シートパイプ１５の長手方向（すなわち、上下方向）に沿ってバッテリーユニット２０が装着されている。バッテリーユニット２０は、図２に示すように、シートパイプ１５の外周面を取り巻くようにして固定されるバッテリーベース２０２と、このバッテリーベース２０２の後方に着脱可能に装着されるバッテリー本体２０１とからなる。
【００２３】
このバッテリーユニット２０は、２本のシートステイ１７からも、後輪ドロヨケ１９からも離間している。２本のシートステイ１７から離間していることについて詳述すると、図１および図２に示すように、バッテリーユニット２０は、シートステイ１７の一端１７１よりも低位置に装着されている。
【００２４】
このように、バッテリーユニット２０の上端とシートステイ１７との間には空間３１が存在する。後輪ドロヨケ１９から離間していることについて詳述すると、バッテリーユニット２０の後背面と後輪ドロヨケ１９との間には隙間３２が存在している。
【００２５】
このように、本実施の形態においては、バッテリーユニット２０が小型化されているため、見た目が普通の自転車とさほど変わらない。従って、従来の電動式自転車とは異なり、「重そうな電動式自転車である」というイメージが払拭されている。実際、本発明に係る電動式自転車の重量は約２０Ｋｇ程度であり、従来の電動式自転車と比較して約２／３倍程度（普通の自転車と比較しても約１．３倍程度）の重量しかなく、軽量化されている。
【００２６】
本実施の形態においては、バッテリーユニット２０が従来と比較して小さいため、従来、電動式自転車のバッテリーとして主として用いられてきたニッケル−カドミニウム２次電池を用いた場合には、十分な電力を蓄えることができず、そのため、運転者の走行を補助できる距離・時間が十分でないと考えられる。
【００２７】
そこで、従来のように、大型のニッケル−カドミニウム２次電池を用いた場合と同じ程度またはそれ以上にまで運転者の走行を補助できる距離・時間を確保するため、バッテリー本体２０１としてはニッケル−水素２次電池を用いることが好ましい。
【００２８】
すなわち、バッテリー本体２０１としてはニッケル−水素２次電池を用いることにより、バッテリーユニット２０を小型化および軽量化することができると共に、大型のニッケル−カドミニウム２次電池を用いた場合と同じ程度またはそれ以上にまで運転者の走行を補助できる。
【００２９】
前述の通り、本実施の形態においては、バッテリーユニット２０の上端とシートステイ１７との間には空間３１が、そしてバッテリーユニット２０の後背面と後輪ドロヨケ１９との間には隙間３２が形成されている。
【００３０】
そのため、バッテリー本体２０１をバッテリーベース２０２に着脱することが容易である。すなわち、バッテリー本体２０１をバッテリーベース２０２からはずす際には、従来のように、バッテリー本体２０１を２本の平行なシートステイ１７の間を通過させながら上方向に引き上げることとは異なり、バッテリー本体２０１を車体左側または右側に揺動させてはずすことができ、さらにバッテリー本体２０１は従来のバッテリー本体より小型であるので、バッテリー本体２０１の着脱が容易になる。
【００３１】
さらに、空間３１の大きさはちょうど手が入る程度の大きさであるため、バッテリー本体２０１を装着したままで、バッテリーユニット２０の上部に付着した埃や汚れを雑巾等で簡単に除去することができる。
【００３２】
また、この空間３１を利用して、バッテリー本体２０１の上部にオプションバッテリー（図示せず）を装着することも可能である。これにより、バッテリーの容量を増大させることができるため、より長時間、モーターユニット（図示せず）に備えられたモーター（図示せず）を駆動させることができる。
【００３３】
また、隙間３２の大きさはちょうど指１本が入る程度の大きさであるため、上記の空間３１に関する説明と同様に、バッテリー本体２０１を装着したままで、バッテリーユニット２０の側面（すなわち、バッテリー本体２０１の後背面）に付着した埃や汚れを雑巾等で簡単に除去することができる。また、この隙間３２にオプションバッテリー（図示せず）を装着してもよい。
【００３４】
さらに、本実施の形態においては、バッテリーユニット２０の上端とシートステイ１７との間には空間３１が形成されているため、本発明に係る電動式自転車には、普通の自転車に一般的に用いられるサークル鍵２９を用いることができる。従って、製造コストを低減することができると共に、サークル鍵２９のメンテナンスも容易にすることができる。
【００３５】
ところで、シートポスト１２はシートラッグ１２１を介してシートパイプ１５に内嵌されていることは前述の通りであるが、シートパイプ１５の上端に嵌着される断面視略Ω字状のシートラッグ１２１には、垂直方向にシートポスト１２が挿入されると共に、水平方向にボルトが貫通している。
【００３６】
ボルトは、このシートラッグ１２１を挟むようにして２本の平行なシートステイ１７の一端１７１を貫通しており、ボルトの一端側はナットにより固定されていると共に、他端側にはこのボルトを締緩するシートピン２８が設けられている（図１を参照）。すなわち、図４に示す貫通孔１７２には、シートラッグ１２１の内径を拡大・縮小するシートピン２８が備えられている。
【００３７】
シートステイ１７の一端を回動中心として回動するシートピン２８を締める方向（通常、右回転）に回転させると、ボルトおよびナットにより、シートラッグ１２１とシートステイ１７とが固定されると共に、シートラッグ１２１はその内径が縮小するように締め付けられるので、シートラッグ１２１がシートポスト１２の外周面を締め付ける。
【００３８】
このようにして、シートポスト１２が固定される。一方、シートピン２８を緩める方向（通常、左回転）に回転させると、シートポスト１２を固定するシートラッグ１２１が緩むので、シートポスト１２を上下に移動させてサドル１１の高さを任意の高さに調節することができる。
【００３９】
本実施の形態においては、図１に示すように、回転により鉛直下方向を向いた際のシートピン２８の先端よりもバッテリーユニット２０の上端の方が低位置に位置している。すなわち、シートピン２８が回動する範囲にバッテリーユニット２０が入っていない。
【００４０】
このように、回動可能なシートピン２８とバッテリーユニット２０との間に常に離間させておくことにより、不用意にシートピン２８がバッテリーユニット２０に接触することがない。また、シートピン２８が鉛直下方向を向いている状態であっても、バッテリー本体２０１を車体左側または右側に揺動させて外すことができる。
【００４１】
通常、一度サドル１１の高さを調節すると、そう頻繁に何度もサドル１１の高さを調節することはないので、シートピン２８を回転させてシートポスト１２を固定した後には、常にシートピン２８は同じ位置にあることが望まれる。
【００４２】
シートピン２８が鉛直下方向を向いた際にシートポスト１２が固定された場合、通常、当分の間シートピン２８が鉛直下方向を向いたままにされるが、本発明においては、この状態においてもバッテリー本体２０１を車体左側または右側に揺動させて外すことができる。
【００４３】
さらに、鉛直下方向を向いた際のシートピン２８の先端とバッテリーユニット２０の上端との間に２ｃｍ以上のスペースがある場合には、シートピン２８を回転させる際に、シートピン２８とバッテリーユニット２０との間に指を挟んでしまう危険性を低減できる。
【００４４】
本実施の形態に係る電動式自転車１は、この他、図１に示すように、ハンドル２１から下方に延び出るハンドルポスト２２が上端から内嵌するヘッドパイプ２５を備えている。このヘッドパイプ２５の下端には、前ホーク２４が延び出るようにして備えられており、前ホーク２５は前輪２３を挟んで先端が前輪の中心に装着される前輪ハブ軸に装着されている。また、このヘッドパイプ２５の中間あたりからは、後下方方向にダウンチューブ２６が延びだしている。ダウンチューブ２６は、ハンガ部１４の前方に溶接等により固定されている。
【００４５】
本実施の形態に係る電動式自転車１の駆動について簡単に説明すると、前スプロケットと後スプロケットとに無端状のチェーン２７が咬み合っている。前スプロケットは、ハンガ部の下方に備えられたモータユニットを左右方向に貫通するクランク軸（図示せず）を中心軸としてその一端に備えられ、ペダル１３からの踏力をチェーン２７に伝える。
【００４６】
また、チェーン２７には、この踏力の他、バッテリーユニット２０から電源を供給されることにより駆動するモーターユニット（図示せず）からの駆動力も伝えられ、これにより運転者の走行が補助される。このような踏力および駆動力は、チェーン２７から後輪ハブ軸を中心軸として取り付けられた後スプロケットに伝えられ、後輪１６を回転させる走行力となる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明では、シートポストの後方に装着されるバッテリー本体を小型化し、２本のシートステイおよび後輪ドロヨケのいずれからも離間しているので、見た目を普通の自転車と同じようにして、「重そうな電動式自転車である」というイメージを払拭すると共に、実際に重量を軽くし、さらにバッテリー本体を電動式自転車に装着し易くすると共に、バッテリー本体を電動式自転車に装着している状態でも電動式自転車の清掃等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動式自転車の側面図(なお、本図においては、チェーン２７を省略している。)
【図２】同要部斜視図
【図３】チェーンカバー５、モーターユニット、バッテリーユニット２０を取り外した本発明に係る電動式自転車１の側面図(本図は、シートパイプ１５と、シートステイ１７と、チェーンステイ１８と、ハンガ部４との位置関係を説明するために用いられる。)
【図４】シートパイプ１２の上端部の拡大図(本図においては、シートピン２８およびシートポスト１１を省略している。)
【符号の説明】
１１サドル
１２シートポスト
１２１シートラッグ
１５シートパイプ
１６後輪
１７シートステイ
１７１（シートステイ１７）の一端
１７２貫通孔
１８チェーンステイ
１９後輪ドロヨケ
２０バッテリーユニット
２０１バッテリー本体
２０２バッテリーケース
２２ハンドルポスト
２３前輪
２４前ホーク
２５ヘッドパイプ
２６ダウンチューブ
２７チェーン
２８シートピン
２９サークル鍵
３１空間
３２隙間
４ハンガ部
５チェーンカバー

Claims

サドル（１１）から下方に延び出るシートポスト（１２）が上端から内嵌され、左右１対のペダル（１３）に挟まれたクランク軸が内挿されるハンガ部（１４）に下端が固定されているシートパイプ（１５）と、
一端（１７１）が前記シートパイプ（１５）の上端部近傍に連結され、他端が後輪（１６）の中心に装着される後輪ハブ軸に連結され、前記後輪（１６）を挟むように平行に配置されている２本のシートステイ（１７）と、
前記後輪ハブ軸と前記ハンガ部（１４）とに連結され、前記後輪（１６）を挟むように平行に配置されている２本の平行なチェーンステイ（１８）と、
前記後輪ハブ軸に固定され、前記後輪（１６）の周囲に沿って前記後輪（１６）を覆う後輪ドロヨケ（１９）と、
前記２本のシートステイ（１７）および前記後輪ドロヨケ（１９）のいずれからも所定の空間をおいて前記シートパイプ（１５）の長手方向に沿うように配置したバッテリーユニット（２０）と、
ハンドル（２１）から下方に延び出るハンドルポスト（２２）が上端から内嵌し、下端からは前輪（２３）を挟んで先端が前輪の中心に装着される前輪ハブ軸に連結される前ホーク（２４）が内嵌しているヘッドパイプ（２５）と、
前記ヘッドパイプ（２５）から後下方に延出し、前記ハンガ部（１４）に固定されるダウンチューブ（２６）と、
前記クランク軸を中心軸として取り付けられた前スプロケットと、前記後輪ハブ軸を中心軸として取り付けられた後スプロケットとに咬み合って、前記ペダル（１３）に加えられた踏力を前記後輪（１６）に伝達する無端状のチェーン（２７）と、
前記前スプロケット近傍に配置されるとともに、前記バッテリーユニット（２０）から電源が供給され、前記無端状のチェーン（２７）に咬み合って運転者による走行を補助するモーターを備えたモーターユニットとを備え
前記バッテリーユニット（２０）は、前記シートパイプ（１５）に固定されたバッテリーベース（２０２）と、前記バッテリーベース（２０２）の後方に着脱可能に装着されたバッテリー本体（２０１）とで構成した電動式自転車。