JP3639863B2 - 電動モータ付自転車のコントローラ配置構造 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、コントローラを搭載する電動モータ付自転車のコントローラの配置構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
人力による駆動力を電動モータによる補助動力によって補う電動モータ付自転車が既に提案され、実用に供されている。この電動モータ付自転車は、人力による駆動系の他に電動モータによる駆動系を備え、人力を検知してその大きさに応じた補助動力を車輪に付与することによってライダーの肉体的負担を軽減するものである。
【0003】
ところで、斯かる電動モータ付自転車においては、補助動力の大きさは電動モータへの供給電圧(又は電流)をコントローラによって制御することによって調整されるが、従来、このコントローラは専用のケースに収納され、パワーユニット前方のメインフレーム下部にボルトによって取り付けられ、該パワーユニットと電動モータ及びバッテリは各々長いワイヤーハーネスによって電気的に接続されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコントローラの配置構造にあっては、専用のケース及びこれを取り付けるためのボルトやブラケットが必要であるため、部品点数の増加とこれに伴う高重量化、組立工数の増大及びコストアップを招くという問題があった。
【0005】
又、パワーユニットと電動モータ及びバッテリを接続するワイヤーハーネスが長く、結線用のカプラーも必要であるため、このことによっても部品点数や組立工数が増加するという問題があった。
【0006】
本発明は上記問題に鑑みてなされたのもで、その目的とする処は、自転車の部品点数及び組立工数の削減、軽量化、コストダウン、電気配線の短縮化等を図ることができる電動モータ付自転車のコントローラ配置構造を提供することにある。
【0007】
又、本発明は、コントローラの放熱性を高めることができる電動モータ付自転車のコントローラ配置構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、人力による駆動系と電動モータによる駆動系を備え、コントローラによって前記電動モータへの供給電圧又は供給電流を人力の大きさに応じて制御する電動モータ付自転車の前記コントローラの配置構造として、クランク軸を回転自在に支承する左右分割型ケース内の前記クランク軸の周囲に隔壁を介して空間を画成し、該空間に前記コントローラを収納するとともに、該コントローラの基板を熱伝導率の高い材質で構成されたブラケットによってケース内壁に固定し、前記ブラケットに前記コントローラの発熱部品を取り付けたことを特徴とする。
【0009】
又、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記コントローラを、前記クランク軸を挟むように、且つ、該クランク軸に対して平行に配された側面視くの字状に折曲された2枚の基板の一方にパワー部を設け、他方にコントロール部を設けて構成したことを特徴とする。
【0011】
【作用】
本発明によれば、コントローラは既設のケース内のクランク軸周りに合理的に収納されるため、これを収納するための専用のケース及びこれをフレーム等に取り付けるためのボルトやブラケット等が不要となり、自転車の構成部品点数及び組立工数が削減され、軽量化、コストダウン等を図ることができる。又、コントローラと電動モータ、バッテリ等の他の電気機器を接続するワイヤー類を最短化してカプラー等を省略することができ、更なる部品点数の削減とこれに伴う軽量化及びコストダウンを図ることができる。
【0012】
又、本発明によれば、コントローラに含まれる発熱部品からの熱は熱伝導率の高いブラケットを介してケースに伝わり、ケースから大気中に放熱されるため、コントローラの放熱性が高められる。
【0013】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
図1は本発明に係るコントローラ配置構造を有する電動モータ付自動車の側面図、図2は同電動モータ付自転車のパワーユニット部の平断面図、図3は同パワーユニット部の側断面図である。
【0015】
先ず、図1に基づいて電動モータ付自転車1の概略構成を説明する。
【0016】
図1において、2は車体前方に位置するヘッドパイプであり、該ヘッドパイプ2内にはハンドルステム3が回動自在に挿通している。そして、ハンドルステム3の上端にはハンドル4が結着され、同ハンドルステム3の下端にはフロントフォーク5が結着されており、該フロントフォーク5の下端部には前輪6が回転自在に軸支されている。
【0017】
又、前記ヘッドパイプ2には略U字状に折曲されたメインフレーム7の前端が結着されており、該メインフレーム7の斜め上方に立設するシートパイプを兼ねる部分にはシートポスト8を介してシート9が支持されている。そして、メインフレーム7の前半部の直線部分上にはバッテリ10が支持されている。
【0018】
ところで、車体の略中央下部には、パワーユニット11がブラケット12,13を介してメインフレーム7に支持されている。このパワーユニット11は人力による駆動系と電動モータによる駆動系を並設して構成され、これにはクランク軸14が回転自在に支承されており、該クランク軸14の左右両端にはクランク15が取り付けられ、各クランク15の端部にはペダル16が軸支されている。
【0019】
又、上記パワーユニット11からは左右一対のチェーンステイ17が車体後方に向かって延出しており、該チェーンステイ17の後端部と前記メインフレーム7とは左右一対のシートステイ18によって連結されている。そして、チェーンステイ17後端の前記シートステイ18との連結部には後輪19が回転自在に軸支されており、後輪19を支持する車軸にはホイールスプロケット20が結着されている。
【0020】
ここで、前記パワーユニット11の構成の詳細を図2及び図3に基づいて説明する。
【0021】
図2に示すパワーユニット11において、左右に2分割されたケース21には前記クランク軸14がベアリング22,23によって回転自在に支持されており、該クランク軸14の後方には、左右に2分割されて横方向に同軸に配された中空のドライブ軸24と合力軸25がベアリング26,27によってそれぞれ回転自在に支承されている。これらのドライブ軸24と合力軸25は互いに相対回転可能であって、図示のようにドライブ軸24の端部外周に合力軸25の一端がリミッタ28を介して相対回転可能に嵌合されている。そして、これらのドライブ軸24と合力軸25の内部(中空部)にはトーションバー29が挿通しており、該トーションバー29の一端はドライブ軸24の外端部にピン結合によって結着され、同トーションバー29の他端は合力軸25の外端部に同じくピン結合によって結着されている。
【0022】
ところで、上記ドライブ軸24と合力軸25上には、両者の捩れ角(位相差)を検出するための回転ポテンショメータ30が設けられている。
【0023】
而して、上記ドライブ軸24の外端部外周には小径の増速ギヤ31がセレーション結合によって結着されており、該増速ギヤ31は、クランク軸14の一端外周にワンウェイクラッチ32を介して支持された大径の内歯増速ギヤ33に噛合している。又、合力軸25の中間部外周にはワンウェイクラッチ34を介して大径の増速ギヤ35が設けられており、同合力軸25のケース21外へ延出する端部外周にはドライブスプロケット36がネジ結合によって結着されている。そして、ドライブスプロケット36と図1に示す前記ホイールスプロケット20には無端状のチェーン37が巻装されている。
【0024】
一方、ケース21には電動モータ38が横向きに取り付けられており、該電動モータ38のモータ軸39の一端には小径の減速ギヤ40が形成されている。そして、この減速ギヤ40はアイドルギヤ41に噛合しており、該アイドルギヤ41は、ケース21にベアリング42によって回転自在に支承された減速軸43の一端にセレーション結合によって結着された大径の減速ギヤ44に噛合している。又、減速軸43の他端には小径の減速ギヤ45が一体に形成されており、該減速ギヤ45は前記減速ギヤ35に噛合している。
【0025】
ところで、本実施の例においては、ケース21内の前記増速ギヤ33の内側であって、前記クランク軸14の周囲に隔壁21aによって画成された空間S内には、前記バッテリ10から前記電動モータ38への供給電圧(又は電流)を制御するためのコントローラ50が収納されている。このコントローラ50は、図3に示すように、クランク軸14を挟むように、且つ、該クランク軸14に対して平行(図3の紙面垂直方向)に配された側面視くの字状に折曲された2枚の基板51,52を有し、一方の基板51にはコントロール部を構成するCPU53が取り付けられ、他方の基板52にはパワー部を構成するコンデンサ54や該コンデンサ54と前記バッテリ10やCPU53とを接続するためのコネクタ55,56等が取り付けられている。
【0026】
又、コントローラ50の前記基板51,52の結合部にはアルミニウム等の熱伝導性の高い金属で構成される平板状のブラケット57が幅方向(図3の紙面垂直方向)に長く取り付けられており、このブラケット57には発熱部品である複数のFET58が取り付けられている。
【0027】
而して、コントローラ50は、上記ブラケット57をビス59によってケース21にネジ止めすることによってケース21に支持されており、このとき、ブラケット57の両端はケース21の内壁に接触している。
【0028】
次に、電動モータ付自転車1の作用を説明する。
【0029】
ライダーが左右のペダル16を交互に踏んでクランク軸14を回転駆動すると、クランク軸14の回転はワンウェイクラッチ32、増速ギヤ33,31を経て増速されてドライブ軸24とトーションバー29に伝達され、更に、トーションバー29から合力軸25に伝達される。従って、クランク軸14に入力される人力(トルク)はトーションバー29を介して合力軸25に伝達される。
【0030】
他方、電動モータ38のモータ軸39の回転は、減速ギヤ40、アイドルギヤ41、減速ギヤ44、減速軸43、減速ギヤ45,35及びワンウェイクラッチ34を経て減速されて合力軸25に伝達され、従って、電動モータ38にて発生する補助動力は以上の経路を経て合力軸25に伝達される。
【0031】
而して、合力軸25は人力と補助動力の双方によって回転駆動され、その回転はドライブスプロケット36、チェーン37及びホイールスプロケット20を経て後輪19に伝達されるため、後輪19が人力と補助動力の双方によって回転駆動されて当該電動モータ付自転車1が走行せしめられる。
【0032】
ところで、前述のようにクランク軸14に入力される人力はトーションバー29を介して合力軸25に伝達されるため、トーションバー29は人力の大きさに比例した量だけ捩れ、この捩れによってドライブ軸24と合力軸25の間に位相差が生じ、この位相差は前記回転ポテンショメータ30によって検出され、その検出結果は前記コントローラ50に入力される。
【0033】
すると、コントローラ50はドライブ軸24と合力軸25の位相差に基づいて人力(トルク)の大きさを求め、その人力の大きさに応じてバッテリ10から電動モータ38への供給電圧(又は電流)を制御し、電動モータ38が発生する補助動力を人力に対して所定の値に調整する。
【0034】
以上において、本実施例によれば、コントローラ50は既設のケース21内のクランク軸14周りに画成された空間Sに合理的に収納されるため、これを収納するための専用のケース及びこれを取り付けるためのボルトやブラケット等が不要となり、自転車1の構成部品点数及び組立工数が削減され、軽量化、コストダウン等が図られる。又、コントローラ50は密閉された空間S内に収納されるため、該コントローラ50には高い防水性が確保される。
【0035】
更に、コントローラ50と電動モータ38、バッテリ10等の他の電気機器を接続する不図示のワイヤー類を最短化してカプラー等を省略することができ、更なる部品点数の削減とこれに伴う軽量化及びコストダウンを図ることができる。
【0036】
又、本実施例によれば、コントローラ50に含まれる発熱部品であるFET58からの熱は熱伝導率の高いブラケット57を介してケース21に伝わり、ケース21から大気中に効率良く放熱されるため、コントローラ50の放熱性が高められる。
【0038】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、コントローラを既設のケースのクランク軸周りに画成された空間に収納するようにしたため、該コントローラを収納するための専用のケース及びこれをフレーム等に取り付けるためのボルトやブラケット等が不要となり、自転車の部品点数及び組立工数の削減、軽量化、コストダウン、電気配線の最短化等を図ることができるという効果が得られる。
【0039】
又、本発明によれば、コントローラコントローラに含まれる発熱部品からの熱は熱伝導率の高いブラケットを介してケースに伝わり、ケースから大気中に放熱されるため、コントローラの放熱性が高められるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るコントローラ配置構造を有する電動モータ付自動車の側面図である。
【図2】本発明に係るコントローラ配置構造を有する電動モータ付自動車のパワーユニット部の平断面図である。
【図3】本発明に係るコントローラ配置構造を有する電動モータ付自動車の側断面図である。
【符号の説明】
1 電動モータ付自転車(自転車)
14 クランク軸(人力入力部)
21 左右分割型ケース
50 コントローラ
51,52 基板
53 CPU(コントロール部)
54 コンデンサ(パワー部)
57 ブラケット
58 FET(発熱部品)
S 空間
Claims (2)
- 人力による駆動系と電動モータによる駆動系を備え、コントローラによって前記電動モータへの供給電圧又は供給電流を人力の大きさに応じて制御する電動モータ付自転車の前記コントローラの配置構造であって、
クランク軸を回転自在に支承する左右分割型ケース内の前記クランク軸の周囲に隔壁を介して空間を画成し、該空間に前記コントローラを収納するとともに、該コントローラの基板を熱伝導率の高い材質で構成されたブラケットによってケース内壁に固定し、前記ブラケットに前記コントローラの発熱部品を取り付けたことを特徴とする電動モータ付自転車のコントローラ配置構造。 - 前記コントローラは、前記クランク軸を挟むように、且つ、該クランク軸に対して平行に配された側面視くの字状に折曲された2枚の基板の一方にパワー部を設け、他方にコントロール部を設けて構成されることを特徴とする請求項1記載の電動モータ付自転車のコントローラ配置構造。
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