JP4433350B2 - 分割フレーム構造の自転車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分割フレーム構造の自転車に関し、特に、分割フレームを分離させることができ、かつ分離の際の手間を軽減することができる分割フレーム構造の自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車を自宅近くで使用するだけでなく、ピクニックや旅行の現地に搬送して、そこで使用することがある。この時に自転車のフレームを折り畳むことができれば搬送に便利であり、小型自動車等にも積み込むことが可能である。しかし、たとえフレームを折り畳むことができても、折り畳まれたフレームが一体のままでは、一体としての自転車の重量に変わりがなく、人手によって自動車に積み込むことは容易ではない。また、自転車が一体のままでは自動車の空きスペースに収まりにくい場合もある。したがって、自転車の利用形態によっては、分割フレーム構造の自転車を分離できると便利なことが多い。分割フレーム構造の自転車を互いに分離できるようにした自転車は、例えば実公昭５７−３２９５１号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分離可能な自転車では、分割されたフレームを２個所に設けたボルト・ナット結合部で結合・分離するよう構成されている。そして、２個所の結合部のうち１か所は枢軸支持構造とし、他の１個所はカムの併用により工具を用いないで締付けおよび解放できるボルト・ナット構造にしている。
【０００４】
この構造によれば、カムを用いた結合部の結合を解除して容易に自転車を折り畳むことができる。しかし、自転車を完全に分離させるためには枢軸支持部分のボルト・ナットを緩め、かつ枢軸を構成するボルトをフレームから引き抜かなければならない。このために、自転車の分離作業が煩わしいだけでなく、引き抜いたボルトや取り外したナットが自転車から分離してしまうため、紛失のおそれもある。
【０００５】
また、自転車に電動モータを備え、人力に補助力（アシスト）を与える電動補助自転車においては、フレーム分割時の、モータ、コントローラ、バッテリ間の配線や分割後の取扱いについて考慮する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、簡単な作業によって自転車を折り畳んだり、分離したりすることができる分割フレーム構造の自転車を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、フロントフレームおよびリヤフレームに分割された車体フレームの分割面にそれぞれ設けられたボスおよび該ボスに挿通される枢軸を有する分割フレーム構造の自転車において、フロントフレーム側およびリヤフレーム側に設けられた前記ボスの一方に、前記枢軸の挿通方向の長さ全体に形成された切欠きを設け、前記枢軸に、前記切欠きが設けられたボスの長さ以上で、かつ前記切欠きの幅より薄い薄肉部分を設けるとともに、前記薄肉部分と前記ボスの切欠きとを一致させられるよう前記枢軸を上下動自在に構成した点に第１の特徴がある。
【０００８】
第１の特徴によれば、車体の前後に分割された車体フレームが、分割フレームに形成されたボスを貫通する枢軸によって互いに連結される。そして、枢軸に設けられた薄肉部分をボスの一方に設けられた切欠きと一致させ、この薄肉部分を切欠きを通してボスから脱出させることにより、両フレームを互いに分離させることができる。
【０００９】
また、本発明は、前記ボスに設けられた切欠きが、前記フロントフレームおよびリヤフレームを前記枢軸を中心にして互いに回動させたときに予定の角度範囲で前記薄肉部分と一致するよう設定されている点に第２の特徴がある。第２の特徴によれば、フロントフレームおよびリヤフレームが枢軸を中心に、予定角度範囲に回動させたときに両フレームが分離可能になるので、両フレームの分割面が合わさっている状態、つまり組み立て状態では両フレームは分離できない。
【００１０】
また、本発明は、前記車体フレームの分割面が互いに当接した状態において、前記薄肉部分が前記切欠きと一致しない位置に前記枢軸を固定する保持手段を具備した点に第３の特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、前記保持手段が、前記薄肉部分が前記切欠きと一致しない位置に前記枢軸を偏倚させる付勢手段である点に第４の特徴がある。第３，第４の特徴によれば、保持手段による保持状態を解除することにより両フレームの分離が可能になる。
【００１２】
また、本発明は、前記枢軸に設けられたフランジと前記切欠きが設けられないボスとの対向面に、前記枢軸の回転により該枢軸に軸方向の変位を生じさせるカム面を形成した点に第５の特徴がある。第５の特徴によれば、枢軸を回動させることにより、カムの作用により枢軸に軸方向の変位が生じさせて前記ボスの切欠きと枢軸の薄肉部分とを一致させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記保持手段が、前記枢軸から延びたレバーと、前記車体フレーム上の前記枢軸と直交する面に形成されて前記レバーを収容する保持溝とからなる点に第６の特徴がある。第６の特徴によれば、枢軸は、レバーが車体フレームの保持溝と係合することによってその軸方向の変位が規制される。
【００１４】
さらに、本発明は、前記リヤフレームに電動モータを含む電動アシストユニット、コントローラおよびバッテリを保持させた点に第７の特徴がある。第７の特徴によれば、電動補助自転車において車体フレームの分離が可能になる。
【００１５】
またさらに、本発明は、前記リヤフレーム側にはシートおよび後輪が保持され、フロントフレーム側には操向用ハンドルおよび前輪が保持された点に第８の特徴がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る分割フレーム構造の電動補助自転車の側面図である。同図において、電動補助自転車１は折り畳み型であり、車体フレーム４は車体の前後方向のほぼ中央部で折り畳み可能なよう、フロントフレーム２とリヤフレーム３とから構成される。フロントフレーム２の前端部にはヘッドパイプ５が設けられ、このヘッドパイプ５には、前輪７およびハンドル８を取付けたフロントフォーク６が回動自在に支持される。
【００１７】
リヤフレーム３の前端には後斜め上方へ延びるシート支持フレーム１１が結合され、このシート支持フレーム１１の後端部に設けられるシートポスト取付部１１ａには上下動自在にシートポスト１３が取付けられ、さらにシートポスト１３上にはサドル１４が取付けられる。シートポスト取付部１１ａにはシートポスト高さ調整用レバー１２が設けられる。リヤフレーム３は後端部に後輪１５を有する。
【００１８】
前記ハンドル８にはグリップ８ａおよびブレーキレバー８ｂが設けられ、車体前部にはフロントブレーキ１７、後部にはリヤブレーキ１８、中央部にはペダル１９がそれぞれ設けられる。ペダル１９に連結されたクランク２１はクランク軸２２に結合される。クランク軸２２に結合された増速ギヤ１１１は後述のギヤを介して駆動スプロケット２３に結合される。駆動スプロケット２３の回転はチェーン２６を介して従動スプロケット２４に伝達される。
【００１９】
リヤフレーム３の下部に設けられる電動補助ユニット（アシストユニット）１６はペダル１９から入力される踏力に合成される電動補助力を発生するモータＭを有し、モータＭの回転はギヤ１１５等からなるギヤ装置を介して駆動スプロケット２３に伝達される。電動補助ユニット１６のケーシングにはスタンド２７が設けられる。電動補助ユニット１６の前部にはモータＭを制御するコントロールユニット（コントローラ）２５が収容される。電動補助ユニット１６の上方には、電動補助ユニット１６に含まれるモータ（図示せず）等の電源となるバッテリ３２が収容される。なお、このバッテリ３２は、車体フレーム４の分割面側から装着可能である。
【００２０】
図１３は前記電動補助ユニット１６の第１実施形態の部分透過側面図、図１４は図１３のＡ−Ａ線に沿った歯車列を示す断面図、図１５は、図１３のＢ−Ｂ線に沿った歯車列を示す断面図であり、それぞれ前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。図１３，１４において、電動補助ユニット１６のケース１０はアルミ製であり、ケース１０の左半体（左ケース）１０Ｌおよび右半体（右ケース）１０Ｒを複数のボルト７８１で結合して構成される。
【００２１】
ハンガー部９０Ｕ、９１Ｕ、９２Ｕには左右ケースの割面がない、つまり、ハンガー部９０Ｕ、９１Ｕ、９２Ｕが左ケース１０Ｌに設けられるので、電動補助ユニット１６をリヤフレーム３に固定したまま、ボルト７８１を外すことによりケース１０を左右に分割することができる。したがって、左ケース１０Ｌをリヤフレーム３に残したまま右ケース１０Ｒを取り外すことができるので、内蔵のコントロールユニット２５やモータＭのメンテナンスが容易になる。なお、後述する樹脂カバー１０Ａを外して左ケース１０Ｌ側のモータＭおよびその駆動系をメンテナンスすることができる。
【００２２】
ケース１０には、踏力入力軸としてのクランク軸２２がベアリング１８１，１８２により回転自在に軸支されている。クランク軸２２には、クランク軸２２の正転方向にのみ回転を伝えるワンウエイクラッチ１６１を介して大径の増速ギヤ１１１が軸支されている。クランク軸２２の後方下部には、クランク軸２２の回転方向と駆動スプロケット２３の回転方向とを一致させるための第１アイドル軸１０２が軸支される。この第１アイドル軸１０２に踏力（トルク）検知機構が設けられる。
【００２３】
第１アイドル軸１０２は、左右に２分割されて横方向へ同軸状に配置された中空の第１および第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂと、各ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂの内部に挿通されて各ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂと両端部でスプライン結合されたトーションバー１０２ｃと、各ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂを相互に軸方向へ弾発するスプリング１０２ｓとを主要構成とし、第１ドライブ軸１０２ａの外周小径部に形成された小径のギヤ１１３が増速ギヤ１１１と歯合する。第１および第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂは、それぞれベアリング１８３ａ，１８３ｂおよびベアリング１８４によって、左ケース１０Ｌおよび右ケース１０Ｒに対して回転自在に軸支される。
【００２４】
この構成によれば、クランク軸２２に入力された踏力は増速ギヤ１１１およびギヤ１１３により増速され、そのトルクは減ぜられるため、トーションバー１０２ｃに加わるトルクは低く抑えられる。このため、トーションバー１０２ｃの小型化が可能となり、踏力検知機構全体をコンパクトにできる。
【００２５】
また、第１アイドル軸１０２をアッセンブリ化して単体でも容易に取り扱えるように、トーションバー１０２ｃの左端にクリップ７７１を嵌合して非軸支状態での各ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂの脱落を防止し、さらには他の構成部品の散逸も防止している。すなわち、トーションバー１０２ｃの右側端には第２ドライブ軸１０２ｂが圧入固定され、左側端には第２ドライブ軸１０２ａが挿抜自在に保持される。
【００２６】
第２ドライブ軸１０２ｂの外周小径部には第１ギヤ１０２ｄが結着され、外周大径部にはラチェット１６２を介して第２ギヤ１０２ｅが連結されている。したがって、モータＭが停止状態にあって人力により走行しているときは、ギヤ１０２ｅおよびモータＭ間のギヤは回転しない。
【００２７】
第１ドライブ軸１０２ａの外周大径部には、端面に２つの凸カム部９２１ａを有するスライダ９２１がスプライン結合により結合される。ボールカップ９２４は変位検知レバー１５２（図６）と係合し、コイルスプリング９２３により第２ドライブ軸１０２ｂ側へ常時押し付けられる。ボールカップ９２４は前記スライダ９２１を、その回転を吸収しながら第２ドライブ軸１０２ｂへ常時押し付ける。
【００２８】
第２ドライブ軸１０２ｂの端面には、第１ドライブ軸１０２ａの端面に設けられたストッパ凸部９２１ｂと嵌合するストッパ孔９２２ａが設けられ、各ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂの過大な捩じれが防止されるように構成される。これにより、小型化されたトーションバー１０２ｃを有効に保護することが可能となり、より一層の小型化が達成される。
【００２９】
第１アイドル軸１０２の後下方には、第２アイドル軸１０３Ｕがベアリング１８５，１８６によって回転自在に軸支されている。第２アイドル軸１０３Ｕの外周部には、前記第２ドライブ軸１０２ｂの第２ギヤ１０２ｅと歯合するギヤ歯１１４が形成され、端部には樹脂ギヤ１１５がネジ止め固定される。
【００３０】
第２アイドル軸１０３Ｕの後下方にはモータＭが配置され、その回転軸１０４はベアリング１８７，１８８によって回転自在に軸支されている。なお、ベアリング１８８およびモータハウジング１０Ｍは左ケース１０Ｌに対してのみ保持され、右ケース１０Ｒによっては保持されていない。したがって、右ケース１０Ｒの着脱に際してモータＭの着脱は不要であり、右ケース１０Ｒの着脱を容易に行うことができる。
【００３１】
モータハウジング１０Ｍはボルト７８２により、Ｏリング１０Ｓを介して左ケース１０Ｌに締結される。モータＭの回転軸１０４には、モータコイル１３０を含むステータロータ１３１が固定され、ステータロータ１３１の周囲には磁石１３２が設けられる。回転軸１０４の一端には、樹脂ギヤ１１５と歯合するギヤ１１６が固定される。これにより、高速回転するギヤ１１５，１１６のギヤ音を抑制できる。各ギヤ１１５，１１６の車体左側には、樹脂カバー１０Ａが左ケース１０Ｌにボルト７８３により締結されており、さらに防音効果を高めている。
【００３２】
樹脂カバー１０Ａと左ケース１０Ｌとの接合面には、全面にわたって防水シール１０Ｂが設けられる。さらに、この接合面の外周に沿って防水リブ１０Ｃを設けることにより、防水性を一層高めている。このため、樹脂カバー１０がボルト７８３による締結時に変形しても防水性が確保される。
【００３３】
図１５において、第１アイドル軸１０２の後上方には、出力軸１０５Ｕがベアリング１９１，１９２によって回転自在に軸支されている。出力軸１０５Ｕには、第２ドライブ軸１０２ｂの第１ギヤ１０２ｄと歯合する第４ギヤ１１８が設けられ、ケース１０から露出した端部には駆動スプロケット２３が固定される。
【００３４】
ケース１０の前方空間内では、図１４に示したように、電動補助ユニット１６を制御するコントロールユニット２５がクランク軸２２の前方下部に搭載される。コントロールユニット２５は、樹脂製の皿状ケース８１内にコントロール基板８２を収容し、隙間部および基板表面を絶縁樹脂８３で樹脂モールドして構成される。コントロール基板８２には、各種の制御回路８２０や複数のパワートランジスタ（ＦＥＴ）８２１ａ，ダイオード８２１ｂと共に回転センサ８２２が搭載され、発熱を伴う各素子８２１ａ，８２１ｂはアルミ製の放熱板８２９に面接触固定されている。放熱板８２９はアルミ製の右ケース１０Ｒに面接触固定される。
【００３５】
前記コントロールユニット２５は車体前方から後方へ向かって後ろ下がりに配置され、かつ、コントロール基板８２の部品実装面が内側を向くよう取り付けられている。前記回転センサ８２２は、コントロール基板８２の端部近傍において、クランク軸２２の増速ギヤ１１１の歯と正対して固定される。したがって、各発熱性素子８２１ａ，８２１ｂが発生する熱は右ケース１０Ｒに放熱され、左ケース１０Ｌ近傍に配置された回転センサに熱的な悪影響が及ぶことがない。
【００３６】
このように、コントロールユニット２５に回転センサ８２２を設け、クランク軸２２と同期回転する回転体（大径ギヤ１１１）の近傍に回転センサ８２２が配置されるようコントロールユニット２５を配置したので、回転センサ用の設置スペースを別途に確保する必要がなく、電動補助システム全体をコンパクトにすることができる。また、回転センサ８２２とコントロールユニット２５との距離を短くすることができるので、配線コードが不要となるのみならず、回転センサ８２２の出力信号へのノイズの混入を抑えることができる。
【００３７】
コントロールユニット２５は、電動補助ユニット１６がリヤフレーム３に取り付けられた姿勢においてクランク軸２２の前方下部に配置されるようにしたので、走行時には高い空冷効果が得られて冷却効率が向上する。
【００３８】
さらに、本実施形態ではコントロール基板８２を、電動補助ユニット１６がリヤフレーム３に取り付けられた姿勢において、リヤフレーム３の前方から後方に向かって後ろ下がりに配置したので、電動補助ユニット１６の前方下部の外観形状を変形させることなく、かつ既存の内部空間を有効利用しながらコントロール基板を電動補助ユニット１６に内蔵させることができる。このとき、コントロール基板８２を、その回路部品の実装面が内側を向くように配置すればメンテナンスが容易になる。
【００３９】
一方、回転センサ８２２の取り付け位置に対応した皿状ケース８１の底部外側には、底面に沿って平行に延びる位置決めピン８１１が形成されており、ケース１０の対向部分には、前記位置決めピン８１１を挿貫される位置決め孔９１１が形成されている。同様に、皿状ケース８１の側面外側（図１３参照）には、側面に沿って平行に延びる位置決めピン８１２が形成されており、ケース１０の対向部分には、前記位置決めピン８１２を挿貫される位置決め孔９１２が形成される。これにより、ユニット１６の２面を位置決めでき、回転センサ８２２と増速（大径）ギヤ１１１とのクリアランスを規定状態に保持できるようになる。
【００４０】
コントロールユニット２５すなわち皿状ケース８１は、前記各位置決めピン８１１，８１２が各位置決め孔９１１，９１２の入口へあてがわれたときは前記回転センサ８２２が未だ増速ギヤ１１１とは対向せず、その後、ピン８１１，８１２が孔９１１，９１２に挿入されはじめた後に、増速ギヤ１１１のギヤ歯と回転センサ８２２との相対的な位置関係（対向関係）が予定の関係となるように、前記ケース１０に対して位置決めされる。このため、コントロールユニット２５を固定する際に、近接する増速ギヤ１１１と回転センサ８２２とが干渉することなく、その組み付けが容易である。
【００４１】
また、ケース１０に対するコントロールユニット２５の固定は、図１４に示したように、前記回転センサ８２２および位置決めピン８１１が設けられた端部とは反対側の端部において、皿状ケース８１の両側部をケース１０にネジ８３１（８３１ａ，８３１ｂ：図１３参照）によりネジ止めすることにより行われる。
【００４２】
このように、コントロールユニット２５に位置決め手段としての位置決めピン８１１，８１２を設け、コントロールユニット２５を補助動力ユニット１６内の所定の位置に所定の姿勢で固定できるようにしたので、コントロールユニット２５を位置決め固定するだけで、回転センサ８２２と回転体（増速ギヤ１１１）との相対的な位置関係を予定の関係に保持することができ、回転数の検出精度を確保することができる。
【００４３】
しかも、コントロールユニット２５の一側部に設けた位置決め手段によりコントロールユニット２５の一側部を電動補助ユニット１６に係合させ、他の側部において締結手段により締結されるので、締結構造が簡単で部品点数も少なくなる。
【００４４】
ところで、モータＭは、図１４に示したように、出力取出側の端面に電源端子７５２が配置されるので、その電源コード７５１はモータＭの出力取出側から前記コントロールユニット２５まで引き回す必要がある。しかしながら、ケース１０内ではモータＭの出力取出側に多数のギヤ列が配置されているため、電源コード７５１は左ケース１０Ｌの内側端面に沿って引き回すよりも右ケース１０Ｒの内側端面に沿って引き回すことが望ましい。
【００４５】
そこで、本実施形態では、モータハウジング１０Ｍに隣接して設けられた左ケース１０Ｌの内壁７５６と平行に、第２の内壁７５４を別途に設けて各内壁７５４、７５６で囲まれた空間（コード通路）７５３を形成し、モータＭの出力取出側の端面から引き出される電源コード７５１を前記コード通路７５３を通して右ケース１０Ｒの内側端面まで引き回し、さらに、この内側端面に沿ってコントロールユニット２５まで引き回すようにしている。
【００４６】
上記構成によれば、電源コードがユニットケース内の左ケース１０Ｌ側の内側端面から右ケース１０Ｒ側の内側端面へ、コード通路を介して導かれるので、電源コードがギヤ列や他の構成部材等と干渉する恐れがない。
【００４７】
さらに、本実施形態では電源コード７５１を右ケース１０Ｒの内側端面に拘束するため、前記ベアリング１８４，１８５を支持するために右ケース１０Ｒの内側端面に立設したボス７４９，７４８を橋渡しするようにクランパ７５５を設け、前記電源コード７５１は各ボス７４９，７４８およびクランパ７５５で囲まれた通路を通すことでクランプするようにした。このように、既存のボス７４９，７４８を橋渡しするようにクランパ７５５を設ければ、簡単な構成で電源コード７５１を確実にクランプすることができる。
【００４８】
上記構成において、踏力はペダル１９およびクランク２１を介してクランク軸２２に入力され、さらに増速ギヤ１１１を介して第１アイドル軸１０２の第１ドライブ軸１０２ａから第２ドライブ軸１０２ｂへ伝達される。一方、電動モータＭの回転トルクは、ギヤ１１５および第２アイドル軸１０３Ｕ、ギヤ１１４、第２ギヤ１０２ｅを介して第２ドライブ軸１０２ｂに伝達されて前記踏力と合成される。第２ドライブ軸１０２ｂ上の合力は、第１ギヤ１０２ｄおよび第４ギヤ１１８を介して出力軸１０５Ｕへ伝達され、さらに駆動スプロケット２３およびチェーン２６を介して後輪ＷＲへ伝達される。
【００４９】
ここで、第１アイドル軸１０２のボールカップ９２４には、図１５に示したように、一端をピン１５３によって揺動自在に支持された変位検知レバー１５２の略中央部が係合しており、変位検知レバー１５２の他端には、右ケース１０Ｒに固定されたストロークセンサ１５０のストローク検知シャフト１５１が連結されている。したがって、クランク軸２２に入力された踏力に応じて第１アイドル軸１０２の第１および第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂ間に位相差が生じ、この位相差に応じてボールカップ９２４が軸方向に変位すると、これが変位検知レバー１５２を揺動させ、ストロークセンサ１５０に伝達されて検知される。
【００５０】
検知された踏力は電気信号に変換されてコントロールユニット２５へ供給される。コントロールユニット２５は、前記回転センサ８２２により検知されたクランク軸（増速ギヤ１１１）の回転速度と前記検知された踏力とに基づいて最適なアシストトルクを決定し、このアシストトルクをモータＭが発生するように、モータＭへ供給する電流をパワートランジスタ８２１ａにより適宜に制御する。
【００５１】
クランク軸２２に入力された踏力を機械的変位量に変換する踏力検知機構をクランク軸２２に隣接した第１アイドル軸１０２上に設けたので、踏力検知機構を別途に設けるためのスペースが不要となり、電動補助ユニット１６大型化することなくコントロールユニット２５の設置スペースを確保できる。
【００５２】
さらに、第２ドライブ軸１０２ｂがスプリング１０２ｓによって右ケース１０Ｒ側（ベアリング１８４）へ常時押し付けられて位置決めされるため、その第１ドライブ軸１０２ａ側の端面に形成された凹状カム溝９２２の軸方向位置も右ケース１０Ｒに対して位置決めさせることになる。そして、ストロークセンサ１５０も右ケース１０Ｒに設けられたボスに固定されるので、右ケース１０Ｒに対して正確に位置決めされる。
【００５３】
ここで、第２ドライブ軸１０２ｂに対する第１ドライブ軸１０２ａの変位量が、ストロークセンサ１５０により踏力として検知されるので、第２ドライブ軸１０２ｂとストロークセンサ１５０との相対位置に個体差があると踏力を精度良く検知することができない。しかし、第２ドライブ軸１０２ｂおよびストロークセンサ１５０が同一物（右ケース１０Ｒ）に対して位置決めされるので、両者の相対位置は常に一定に保たれ、踏力を精度良く検知することができる。
【００５４】
図３は上記電動補助自転車の平面図であり、フレームの理解の容易のため、シート支持フレーム１１、シートポスト１３およびサドル１４は図示を省略してある。電動補助自転車１は車体中心Ｃよりも右側（Ｒ側）に設けられたヒンジ部９０によってフロントフレーム２とリヤフレーム３とが分離ないし折り畳み可能となっている。同側には、駆動スプロケット２３、従動スプロケット２４、およびチェーン２６が配置される。車体中心Ｃより左側（Ｌ側）にはフロントフレーム２とリヤフレーム３とを連結するための連結部１００が配置される。
【００５５】
図４は、前記ヒンジ部９０および連結部１００の要部を示す平面断面図であり、図５は連結部１００の要部断面図である。ヒンジ部９０はフロントフレーム２の後端（Ｒｒ側端部）の右側部に形成されたボス部２０およびリヤフレーム３の前端（Ｆｒ側端部）の右側部に形成されたボス部３０，３１、ならびにこれらボス部２０，３０，３１を貫通するピボットシャフト（枢軸）９１からなる。ヒンジ部９０は図１等に関してさらに後述する。
【００５６】
連結部１００の一方を構成するリヤフレーム３側の前端左側部にはボス部３ｈが形成され、ボス部３ｈに形成された上下貫通孔３ｉにはロックピン１０１ａが挿通される。ロックピン１０１ａはその中間部に偏心した細径部（カム部）１０１ｂを有し、このカム部１０１ｂによってボルト１０３が枢軸支持される。ボス部３ｈには上下貫通孔３ｉの途中から車体前方に向かって切り欠かれた溝３ｊを有し、ボルト１０３はこの溝３ｊが形成されている範囲でカム部１０１ｂを中心に回動可能である。ボルト１０３にはダブルナット１０５（ナット１０６と袋ナット１０７）が螺合されていて、このダブルナット１０５をフロントフレーム２の後端に形成されたフランジ２ｂに引っ掛けることでフロントフレーム２とリヤフレーム３とが連結される。
【００５７】
ダブルナット１０５をフランジ２ｂに引っ掛け、ロックピン１０１ａから延びたロックレバー１０１を車体に沿う位置に回動させたとき、偏心したカム部１０１ｂによってナット１０５がリヤフレーム３側に引き寄せられて締め付けが強化されるよう、カム部１０１の偏心量や形成位置が決定される。なお、ロックピン１０１ｂにはナット１０５が常にフロントフレーム２のフランジ２ｂ側に付勢されるよう、ボルト１０３に係合するねじりばね１０４が設けられる。
【００５８】
図６は、連結部１００の作用を示す図である。同図において、フロントフレーム２の後端とリヤフレーム３の前端とが合わせられて、ボルト１０３がフロントフレーム２のボルト掛け溝２ｃに挿入されている。このとき、ロックレバー１０１はロックピン１０１ａの中心Ｘから寸法δ１だけフロントフレーム２側に偏心している。一方、フランジ２ｂの背面とダブルナット１０５との間には隙間δ２が形成されている。
【００５９】
この状態から、ロックレバー１０１を矢印Ａの方向に回動させると、カム部１０１ｂも同方向に回動する。このときにカム部１０１ｂによって矢印Ｂの方向にボルト１０３が引っ張られる。その結果、ボルト１０３はダブルナット１０５を介してフランジ２ｂをリヤフレーム３の前端に引き寄せられ、フロントフレーム２の後端とリヤフレーム３の前端とが連結される。なお、図６の状態では、ナット１０５とフランジ２ｂとの間には間隙δ２があるので、ボルト１０３を矢印Ａの方向に回動させれば、フロントフレーム２とリヤフレーム３とはヒンジ部９０を枢軸として互いに分離方向に回動可能である。
【００６０】
図１は、車体右側から見たヒンジ部９０の斜視図であり、図７は連結部１００を解放して、ヒンジ部９０を回動中心に屈曲させた状態の車体フレーム４の要部斜視図である。両図において、フロントフレーム２の後端に設けられたボス部２０を、リヤフレーム３のボス部３０，３１が上下から挟み込むように設けられ、これらボス部２０，３０，３１を上下に貫通するピボットシャフト９１を枢軸として車体フレーム４は折り畳み自在である。図７では、前記連結部１００によるフロントフレーム２およびリヤフレーム３の連結が解除されており、車体フレーム４の分割面は解放されている。
【００６１】
さらに、ボス部２０には切欠き２０ｂが形成されていて、ピボットシャフト９１には、この切欠き２０ｂを通過可能なように薄肉部分（後述）が形成される。この切欠き２０ｂを通じて薄肉部分がボス部２０を通過できるようにしたヒンジ部の構造により、ボス部３０，３１に係合したままのピボットシャフト９１がボス部２０から脱出可能となる。したがって、車体フレーム４はピボットシャフト９１を中心にして図７のように折り畳むことができるだけでなく、分割されたフロントフレーム２とリヤフレーム３とを互いに分離させることができる。以下、ヒンジ部の構成および作用を詳述する。
【００６２】
図８はピボットシャフト９１の斜視図、図９は同側面図である。両図において、ピボットシャフト９１は一端近傍（図では上端近傍）にフランジ９１ａを有し、このフランジ９１ａから端部側の頭部９１ｂは指でつまみやすいように偏平に形成される。フランジ９１ａの下面つまり頭部９１ｂとは反対側の面には円周方向に高さを変化させたカム面９１ｃが設けられ、リヤフレーム３のボス部３０に形成されるカム面（後述）と係合して作用する。
【００６３】
ピボットシャフト９１は厚さを薄くされた中間部（薄肉部）９１ｄを有している。中間部９１ｄの長さＬはフロントフレーム２のボス部２０の長さよりわずかに長く設定してあり、厚さはボス部２０に形成される切欠き（後述）の幅より薄く設定してある。中間部９１ｄとフランジ９１ａとの間には、ピボットシャフト９１の回動位置を固定するためのクリックボール（後述）が嵌まる凹部９１ｅ，９１ｆが形成される。凹部９１ｅ，９１ｆはピボットシャフト９１の長さ方向で互いに位置がずれている。ピボットシャフト９１の他端（図では下端）にはストップリング用の環状溝９１ｇが形成される。
【００６４】
図１０は、フロントフレーム２とリヤフレーム３のボス部２０，３０，３１の斜視図である。ボス部２０，３０，３１にはピボットシャフト９１が貫通可能な孔２０ａ，３０ａ，３１ａが形成される。ボス部３０の上面には前記ピボットシャフト９１のフランジ９１ａに形成されたカム面９１ｃと対向するカム面３０ｃが形成される。一方、フロントフレーム２のボス部２０には前記ピボットシャフト９１の中間部９１ｄの厚みより大きい間隔を有する切欠き２０ｂが形成される。ボス部２０をボス部３０，３１間に挿入して前記孔２０ａ，３０ａ，３１ａにピボットシャフト９１を通すことにより、フロントフレーム２とリヤフレーム３とは連結される。
【００６５】
図１１は、ヒンジ部９０の断面図である。フロントフレーム２とリヤフレーム３とを連結するピボットシャフト９１は、孔２０ａ，３０ａ，３１ａから脱出しないよう前記環状溝９１ｇにストップリング９２を嵌めて組み立てられる。ストップリング９２とボス３１との間には圧縮ばね９３が介挿されていて、前記フランジ９１ａの下面とボス３０の上面とが常に当接するよう付勢される。ボス３０に設けられた横孔にはクリックボール９６が遊嵌され、止めねじ９４とばね９５とによってピボットシャフト９１側に付勢される。図示の位置では、クリックボール９６はピボットシャフト９１の凹部９１ｄ，９１ｅのうち上方に設けられたものに嵌まっている。
【００６６】
ピボットシャフト９１が下がった状態（図示の状態）では，中間部９１ｃの上端がボス部２０の上端より下がった位置にある。この状態では、ピボットシャフト９１の中間部９１ｄ以外の部分が切欠き２０ｂに対向している。したがって、この状態では、フロントフレーム２とリヤフレーム３とを相対的に回動して、中間部９１ｄの薄肉面を切欠き２０ｂの開口方向に揃えたとしても、ピボットシャフト９１は切欠き２０ｂを通過できないので、フロントフレーム２とリヤフレーム３とは分離不能である。
【００６７】
一方、頭部９１ｂをつまんでピボットシャフト９１を回動させると、互いに対向するフランジ９１ａとボス部３０とに形成されたカム面の作用によってピボットシャフト９１は上方に引き上げられる。カム面は、ピボットシャフト９１を最大に引き上げたとき中間部９１ｄの上下端がボス３０，３１の双方にかかり、フロントフレーム２のボス部２０の全幅が中間部９１ｄと重複するよう（図１１に２点鎖線で示すよう）、高さを設定しておく。ピボットシャフト９１が持ち上げられた位置では前記クリックボール９６が前記凹部９１ｅ，９１ｆのうち下方に設けられたものに嵌まる。
【００６８】
フロントフレーム２のボス部２０の全幅が中間部９１ｄと重複する状態で、フロントフレーム２とリヤフレーム３とを相互に回動させて、中間部９１ｄの薄肉面を切欠き２０ｂの開口方向に揃えることにより、ピボットシャフト９１がボス２０の切欠き２０ｂを通過できる。したがって、ピボットシャフト９１とボス２０との係合を解除してフロントフレーム２とリヤフレーム３とを分離させることができる。
【００６９】
このように、車体フレーム４を構成するフロントフレーム２とリヤフレーム３とは、ロックレバー１０１を回動させるだけで連結・解除可能な連結部１００、およびピボットシャフト９１を指で回動させるだけで連結解除可能なヒンジ部９０によって一体化されている。したがって、車体フレーム４を折り畳むときは、ロックレバー１０１を操作すればよいし、車体フレーム４を分離させるときは、さらに、ピボットシャフト９１を回して、その中間部９１ｄをボス３０の切欠き２０ｂに合致させればよい。分離された車体フレーム４を一体に組み立てるときは、分離操作の逆の操作を行えばよく、これらの連結・分離作業には、なんら工具を必要としない。
【００７０】
次に、上記実施形態の変形例を説明する。図１２は変形例に係るヒンジ部９０の斜視図であり、図１０，図１１と同符号は同一または同等部分を示す。この変形例では、カム面を有するピボットシャフト９０に代えて、レバー付きのピボットシャフト９７を用いる。ピボットシャフト９７の上部から延びたレバー９７ａはピボットシャフト９７の本体に対して直角に折り曲げられ、リヤフレーム３の上面に形成された収容溝９８に収められる。収容溝９８は、レバー９７ａに指先を引っ掛けることができるよう、フロントフレーム２側に開放した切欠き９８ａを有している。ピボットシャフト９７には前記ピボットシャフト９１と同様に薄肉にされた中間部が設けられる。
【００７１】
ピボットシャフト９７は前記ばね９３と同様に設けられた図示しないばねによって下方に付勢されている。したがって、フロントフレーム２とリヤフレーム３とを分離させるときは、レバー９７ａに指を引っ掛けて上方にピボットシャフト９７を引き上げる。そうしておいて、レバー９７ａをピボットシャフト９７の本体つまりボス３０等に貫通されている軸部分を枢軸として回動させ、ボス２０の切欠きとピボットシャフト９７の中間部とを合致させる。これにより、フロントフレーム２とリヤフレーム３とは分離可能となる。
【００７２】
上述のように、本実施形態によれば、一方のフレームに設けられた連結部のボルトを他方のフレームに形成されたフランジから外すことによって、ヒンジ部を中心に車体フレームを折り曲げることができる。また、ヒンジ部の枢軸を構成するピボットピンをボスから取り外すことなく、車体フレームを構成する両フレームを分離させることができるので、分離が容易なだけでなく、枢軸の紛失の恐れもない。
【００７３】
なお、上記実施形態では、枢軸つまりピボットシャフトを引き上げて薄肉部分とボス２０の切欠きとを一致させるようにしたが、ピボットシャフト９１を通常は上方に付勢しておき、車体フレームの分離時にピボットシャフト９１を押し下げるようにしてもよい。
【００７４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなとおり、請求項１〜請求項６の発明によれば、車体前後に分割された２つのフレームを連結するヒンジ部の枢軸を、一方のフレームのボスに取り付けたまま両フレームを分離させることができる。特に、請求項２の発明によれば予定の角度範囲においてのみ、一方のボスに保持された枢軸から他方のボスを外すことができるので、例えば、車体フレームを折り畳んだ姿勢で分離が可能になる。また、請求項３、請求項４および請求項６の発明によれば、保持手段によって枢軸が薄肉部分から偏倚されているので、組み立て状態では車体フレームの確実な一体化が図られる。さらに、請求項５の発明によれば、カム機構により、枢軸をつまんで回すだけの簡単な操作で、車体フレームの分離のための準備を完了させることができる。
【００７５】
請求項７，８の発明によれば、自転車に動力補助システムを搭載するものにおいては、このシステムがリヤフレーム側にすべて保持されるため、分離の際の配線処理を考慮する必要がなく、しかも、リヤフレーム側の持ち運びにシートを、フロントフレーム側の持ち運びにはハンドルをそれぞれつかむことができるので取扱いが容易である。
【００７６】
このように、本発明によれば、車体フレームの折り畳みおよび分離を、いずれも簡単な操作で行えるし、分離に際して部品が車体フレームから分離されないので部品を紛失することもないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る電動補助自転車の車体フレームの要部斜視図である。
【図２】 上記電動補助自転車の側面図である。
【図３】 上記電動補助自転車の平面図である。
【図４】 上記電動補助自転車の車体フレームのヒンジ部および連結部の平面断面図である。
【図５】 上記電動補助自転車の車体フレームの連結部の側面図である。
【図６】 上記電動補助自転車の車体フレームの連結部の平面図である。
【図７】 連結部を解放した状態の車体フレームの分割面の斜視図である。
【図８】 車体フレームのヒンジ部のピボットシャフトの斜視図である。
【図９】 車体フレームのピボットシャフトの側面図である。
【図１０】 ヒンジ部を構成するボスの斜視図である。
【図１１】 ヒンジ部の断面図である。
【図１２】 変形例に係るヒンジ部の斜視図である。
【図１３】 電動補助ユニットの部分透過側面図である。
【図１４】 図１３のＡ−Ａ線に沿った歯車列を示す断面図である。
【図１５】 図１３のＢ−Ｂ線に沿った歯車列を示す断面図である。
【符号の説明】
１…電動補助自転車、 ２…フロントフレーム、 ３…リヤフレーム、 ４…車体フレーム、 １６…電動補助ユニット、 ２０…フロントフレーム側ボス部、２０ｂ…切欠き、 ２２…クランク軸、 ２５…コントロールユニット、 ３０，３１…リヤフレーム側ボス部、 ３２…バッテリ、 ９０…ヒンジ部、 ９１…ピボットシャフト、 ９１ｄ…薄肉部分、 ９３…圧縮ばね、 ９６…クリックボール、 １００…連結部

Claims (8)

1. フロントフレーム（２）およびリヤフレーム（３）に分割された車体フレーム（４）の分割面にそれぞれ設けられたボス（２０、３０、３１）およびこれらのボス（２０、３０、３１）に挿通してフロントフレーム（２）およびリヤフレーム（３）を互いに連結する枢軸（９１）を有する分割フレーム構造の自転車において、
   前記ボス（２０、３０、３１）のうち、フロントフレーム（２）側およびリヤフレーム（３）側の一方側に設けられた方に、前記枢軸（９１）の挿通方向の長さ全体に形成された切欠き（２０ｂ）を設け、
   前記枢軸（９１）に、前記切欠き（２０ｂ）が設けられた側のボスの長さ以上で、かつ前記切欠き（２０ｂ）の幅より薄い薄肉部分（９１ｄ）を設けるとともに、
   前記薄肉部分（９１ｄ）と前記ボスの切欠き（２０ｂ）とが一致する位置と不一致となる位置との間で前記枢軸（９１）を上下動自在に構成し、
   フロントフレーム（２）とリヤフレーム（３）とを連結させる状態では、前記薄肉部分（９１ｄ）とボスの切り欠き（２０ｂ）とが一致せずに前記枢軸（９１）と前記切り欠き（２０ｂ）を設けたボスとが係合を維持し、
   前記フロントフレーム（２）とリヤフレーム（３）とを分離させる状態では、前記薄肉部分（９１ｄ）とが一致して、前記枢軸（９１）が前記ボスの切り欠き切り欠き（２０ｂ）を通過して前記枢軸（９１）と前記切り欠き（２０ｂ）を有するボスとの係合を解除するように構成されていることを特徴とする分割フレーム構造の自転車。
2. 前記ボスに設けられた切欠き（２０ｂ）が、前記フロントフレーム（２）およびリヤフレーム（３）を前記枢軸（９１）を中心にして互いに回動させたときに予定の角度範囲で前記薄肉部分（９１ｄ）と一致するよう設定されていることを特徴とする請求項１記載の分割フレーム構造の自転車。
3. 前記車体フレーム（４）の分割面が互いに当接した状態において、前記薄肉部分（９１ｄ）が前記切欠き（２０ｂ）と一致しない位置に前記枢軸（９１）を固定する保持手段を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の分割フレーム構造の自転車。
4. 前記保持手段は、前記薄肉部分（９１ｄ）が前記切欠き（２０ｂ）と一致しない位置に前記枢軸（９１）を偏倚させる付勢手段（９３）を含んでいることを特徴とする請求項３記載の分割フレーム構造の自転車。
5. 前記枢軸（９１）に設けられたフランジ（９１ａ）と、前記切欠き（２０ｂ）が設けられないボス（３０）とが、互いの対向面に、前記枢軸（９１）の回転により該枢軸（９１）が軸方向に変位を生じて、該変位の一端では前記薄肉部分（９１ｄ）と前記切り欠き（２０ｂ）とが一致して、該切り欠き（２０ｂ）を前記薄肉部分（９１ｄ）が通過可能となり、前記変位の他端では前記薄肉部分（９１ｄ）と前記切り欠き（２０ｂ）とが不一致となって、該切り欠き（２０ｂ）を前記薄肉部分（９１ｄ）が通過不能となるように前記枢軸（９１）のリフト量を設定したカム面（３０ｃ、９１ｃ）を有していることを特徴とする請求項４記載の分割フレーム構造の自転車。
6. 前記保持手段は、前記枢軸（９７）から延びたレバー（９７ａ）と、前記車体フレーム（４）上の前記枢軸（９７）と直交する面に形成されて前記レバー（９７ａ）を収容する保持溝（９８）とからなり、
   前記レバー（９７ａ）が前記保持溝（９８）に収容された状態では、前記薄肉部分（９１ｄ）と前記切り欠き（２０ｂ）とが不一致となって、該切り欠き（２０ｂ）を前記薄肉部分（９１ｄ）が通過不能となり、前記レバー（９７ａ）を保持溝（９８）から脱出させた位置に引き上げた状態では、前記薄肉部分（９１ｄ）と前記切り欠き（２０ｂ）とが一致して該切り欠き（２０ｂ）を前記薄肉部分（９１ｄ）が通過可能となるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の分割フレーム構造の自転車。
7. 前記リヤフレーム（３）に電動モータ（Ｍ）を含む電動アシストユニット（１６）、コントローラ（２５）およびバッテリ（３２）を保持させたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の分割フレーム構造の自転車。
8. 前記リヤフレーム（３）側にはシート（１４）および後輪（１５）が保持され、フロントフレーム（２）側には操向用ハンドル（８ａ）および前輪（７）が保持されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の分割フレーム構造の自転車。

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