JPH10129571A - 補助動力付き自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 補助動力付き自転車において、リヤアームと
共にパワーユニットを簡単に着脱することができ、且
つ、リヤアームからパワーユニットを簡単に着脱できる
ようにして、作業性を改善する。 【解決手段】 乗員の踏力による人力駆動系と原動機に
よる補助動力駆動系を一体化したペダルクランク軸一体
型のパワーユニット１４によって後輪３を駆動するよう
にした補助動力付き自転車１において、後輪３の前方に
配置されるパワーユニット１４を、後端部に後輪３を軸
支するリヤアーム１３に対して、両者が一体的に固定さ
れるように、着脱可能に取り付けると共に、パワーユニ
ット１４を取り付けた状態のリヤアーム１３を、全体と
して、車体の前側車体フレーム４，６に対して着脱可能
に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗員の踏力による
人力駆動系と原動機による補助動力駆動系を一体化した
ペダルクランク軸一体型のパワーユニットによって後輪
を駆動するようにした補助動力付き自転車に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーアシストシステムのハイブリッド
動力自転車、すなわち、乗員がペダルを踏んでクランク
軸を回転させる人力駆動の負担の大きさに応じて電動モ
ーターによる補助駆動力が提供される補助動力付き自転
車では、乗員の踏力による人力駆動系に対して電動モー
ターによる補助動力駆動系を一体化させたパワーユニッ
トが、通常、車体の前後分担荷重のバランスの関係か
ら、ペダルクランク軸一体型のパワーユニットとして、
後輪の前方、すなわち、ダウンチューブとシートチュー
ブとリヤアーム（チェーンステー）の連結部付近に設置
されている。

【０００３】そのような補助動力付き自転車では、パワ
ーユニットを車体フレームに対して取り付けるために、
従来は、ダウンチューブとシートチューブとリヤアーム
の間に板金製の連結部材を一体的に介装させ、該連結部
材を介してダウンチューブとシートチューブとリヤアー
ムを一体的に連結すると共に、該連結部材に対してパワ
ーユニットを着脱可能に取り付けるというようなことが
行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の補助動力付き自転車では、普通の自転車と比べ
て、ペダルクランク軸一体型のパワーユニットを車体に
設置するために、板金製の連結部材が必要になると共
に、ダウンチューブとシートチューブとリヤアームの連
結部付近での車体フレームの構造が、普通の自転車とは
異なったものとなるため、車体フレーム全体を専用フレ
ームとする必要があって、そのため、用途や使用者の好
み等に応じてデザインを変更するということが簡単には
できないという問題がある。

【０００５】また、パワーユニットの車体に対する着脱
について、大きな車体フレームの下面側から重いパワー
ユニットを組み付けるため、その着脱作業が面倒なもの
であり、特に、パワーユニットの補助動力駆動系を制御
するためのコントローラーが車体フレーム側に取り付け
られていると、パワーユニットの着脱のたびに狭い空間
で配線のコネクターを着脱しなければならず、パワーユ
ニットの着脱作業が一層困難なものとなってくる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、上記の請求項１に記載したよう
に、乗員の踏力による人力駆動系と原動機による補助動
力駆動系を一体化したペダルクランク軸一体型のパワー
ユニットによって後輪を駆動するようにした補助動力付
き自転車において、後輪の前方に配置されるパワーユニ
ットが、後端部に後輪を軸支するリヤアームに対して、
両者が一体的に固定されるように、着脱可能に取り付け
られていると共に、パワーユニットを取り付けた状態の
リヤアームが、全体として、車体の前側フレームに対し
て着脱可能に取り付けられていることを特徴とするもの
である。

【０００７】また、上記の請求項１に記載した補助動力
付き自転車において、上記の請求項２に記載したよう
に、パワーユニットの補助動力駆動系を制御するための
コントローラーが、リヤアーム側に配置されていること
を特徴とするものである。

【０００８】また、上記の請求項１又は２に記載した補
助動力付き自転車において、上記の請求項３に記載した
ように、パワーユニットを取り付けた状態のリヤアーム
が、全体として、車体の前側フレームに対し、クッショ
ン部材を介装させた状態で、前端側を回動中心として揺
動可能に取り付けられていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の補助動力付き自転
車の実施形態について図面に基づいて説明する。

【００１０】図１は、本発明の補助動力付き自転車の一
実施形態に係る自転車全体の概略を示すもので、本実施
形態の補助動力付き自転車１は、前輪２と後輪３のそれ
ぞれに対してクッション付きのサスペンションを配備し
たマウンテンバイクタイプのもので、乗員がペダルを踏
んで走行するのに要する負担の大きさに応じて電動モー
ターによる補助駆動力が提供される、所謂パワーアシス
トシステムのハイブリッド動力自転車である。

【００１１】自転車１のメインフレームとして車体前部
から斜め下方に延びるダウンチューブ４は、通常よりも
かなり太めのものであって、その前端には、ヘッドチュ
ーブ５が溶接により一体的に結合されており、ダウンチ
ューブ４の途中には、略水平方向で後方に延びる略同じ
太さの連結チューブ６が、ダウンチューブ４との結合部
で片持ち状に支持されるように、溶接により一体的に結
合されていて、連結チューブ６の後端には、短いシート
チューブ７が、下端側を宙に浮かせた状態で、溶接によ
り一体的に結合されている。

【００１２】ヘッドチューブ５には、その軸線を中心に
して回動自在なように、上部が前方に屈曲したハンドル
ステム８が挿通されており、ハンドルステム８の一体的
に屈曲した上部前端には、左右に延びるハンドルバー９
が固定され、ハンドルステム８の下部には、左右一対に
分かれてから下方に延びるフロントフォーク１０の上端
結合部が連結されていて、途中にクッション部分１０ａ
を備えたフロントフォーク１０の左右の下端に渡って、
前輪２の車軸が固定されている。

【００１３】連結チューブ６の後端に結合されているシ
ートチューブ７は、通常のものと比べて、下部が途中か
らカットされたような状態の短いものであって、下端側
を宙に浮かせた状態のシートチューブ７には、その上端
側からシートピラー１１が上下調節自在に挿着されてお
り、シートピラー１１の上端部には、サドル１２が調整
可能に固定されている。

【００１４】上記のように各チューブ４，５，６，７を
溶接で結合して一体的に形成した前輪２の側の車体フレ
ーム、すなわち、車体の前側フレームに対して、自転車
の走行駆動輪となる後輪３を支持するリヤアーム１３
は、側方から見て略三角形状で、上記の前側フレームと
は別体に形成されていて、本実施形態では、後輪３を駆
動するためのペダルクランク軸一体型のパワーユニット
１４と、後輪３からの衝撃を弾性的に受け止めるための
クッション部材１５を介して、クッション部材１５の伸
縮範囲に応じて前側フレームに対して揺動可能なよう
に、着脱可能に取り付けられている。

【００１５】リヤアーム１３の後端部には、後輪３の車
軸が固定されており、また、パワーユニット１４には、
そのケースから左右両側にペダルクランク軸１６が突出
されていて、クランク軸１６の左右両端にはそれぞれク
ランクアーム１７が固定され、各クランクアーム１７の
先端には、それぞれペダル１８が回転自在に取り付けら
れている。

【００１６】なお、図示していないが、パワーユニット
１４のケースの片側には、後述する合力軸が、ペダルク
ランク軸１６と同軸的に突出されていて、該合力軸の突
出部分には、後輪３に駆動力を伝達するためのチェーン
１９が巻装される駆動スプロケット２０が一体的に取り
付けられている。

【００１７】パワーユニット１４は、リヤアーム１３に
対して複数箇所でボルト締め等により着脱可能に取り付
けられることで、予めリヤアーム１３に対して揺るぎな
く一体的に固定されていて、本実施形態では、ダウンチ
ューブ４の後端にピボット軸２１でパワーユニット１４
を回動可能に取り付けると共に、クッション部材１５を
介してリヤアーム１３を前側フレームと連結することに
より、リヤアーム１３が、パワーユニット１４を介し、
ピボット軸２１を回動中心として、クッション部材１５
の伸縮範囲に応じて揺動可能なように、前側フレームに
対して取り付けられることとなる。

【００１８】なお、リヤアーム１３に対して一体的に固
定されるパワーユニット１４は、本実施形態では、それ
自体、パワーアシストシステムのハイブリッド動力自転
車においては従来から知られた構造のペダルクランク軸
一体型パワーユニットであって、その具体的な構造の詳
細な説明については省略するが、ペダルクランク軸と同
軸的に設けられて車両駆動力の出力軸となる合力軸と、
乗員の踏力を合力軸に伝達する人力伝達手段と、踏力を
検出してコントローラーに出力する踏力検出手段と、検
出された踏力に応じた補助動力を発生する電動モーター
と、電動モーターによる補助動力を合力軸に伝達する補
助動力伝達手段とを一体的に組み付けたものである。

【００１９】図２は、上記のような本実施形態の補助動
力付き自転車１におけるパワーユニット１４とリヤアー
ム１３の固定状態を示すもので、リヤアーム１３は、左
右一対の上アーム部１３ａと、左右一対の下アーム部１
３ｂと、リヤアーム１３の前部において両アーム部１３
ａ，１３ｂの上下の間隔を維持するための補強部１３ｃ
を有し、上アーム部１３ａと下アーム部１３ｂの後端
が、左右のそれぞれ毎に車軸固定部１３ｄを介して一体
的に連結されていて、側方から見て略三角形となるよう
に形成された、トライアングルフレームタイプのリヤア
ームである。

【００２０】図３〜図５は、そのようなリヤアーム１３
の前部を示すもので、左右の各上アーム部１３ａの前端
は、図３および図４に示すように、何れも補強部１３ｃ
から前方に延び、上アーム連結部１３ｅにより一体的に
連結されていて、上アーム連結部１３ｅの前面には、ク
ッション部材１５の後端取付部を回動自在に取り付ける
ためのクッション取付軸受部１３ｆが一体的に形成され
ていると共に、左右の各下アーム部１３ｂの前端は、何
れも補強部１３ｃの下方後側に延び、補強部１３ｃの下
端に連結された下アーム連結部１３ｇの後面にそれぞれ
一体的に連結されている。

【００２１】補強部１３ｃは、図３および図４に示すよ
うに、その上端部分が、上アーム連結部１３ｅよりも後
方で、左右両側の上アーム部１３ａに対して、その内側
面と下面とに渡ってそれぞれ一体的に連結されると共
に、上端部分よりも下方の部分が、その下端部付近を除
いて、横断面コ字状に形成され、その下端部が、下アー
ム連結部１３ｇの上面に一体的に連結されていて、横断
面コ字状部分の下部両側には、取付孔１３ｈを開設した
パワーユニット取付用部分がそれぞれ形成されている。

【００２２】下アーム連結部１３ｇは、図３および図５
に示すように、前側と下側が開放された状態の、横断面
コ字状で縦断面Ｌ字状に形成されたもので、その上面に
補強部１３ｃの下端が連結され、その後面に左右の下ア
ーム部１３ｂの各前端がそれぞれ連結されるものであっ
て、その左右両側部には、パワーユニット取付用の取付
孔１３ｋがそれぞれ開設されている。

【００２３】一方、パワーユニット１４は、図２に示す
ように、合力軸，人力伝達手段，補助動力伝達手段、踏
力検出手段等を収納した鋳造のケース本体１４ａに対し
て、電動モーター部分１４ｂを、モーター軸が上下方向
となるように、一体的に組み付けたものであり、ダウン
チューブ２の後端のピボット軸２１に対応するピボット
軸受部１４ｃをケース本体１４ａの前面側に一体的に形
成したものであって、上記のようなリヤアーム１３に対
して、そのケース本体１４ａが、補強部１３ｃに形成さ
れた取付孔１３ｈの部分と、下アーム連結部１３ｇに形
成された取付孔１３ｋの部分で、ボルト等により着脱可
能に取り付けられることで、左右両側のそれぞれの複数
箇所による固定によってパワーユニット１４とリヤアー
ム１３とは揺るぎなく一体的に固定されている。

【００２４】なお、本実施形態では、図１および図４に
示すように、踏力検出手段の検出結果に基づいて電動モ
ーターに送る電流を制御するためのコントローラー２２
は、リヤアーム１３の補強部１３ｃの横断面コ字状部分
の凹部内に配置されており、パワーユニット１４の電動
モーターやコントローラー２２の電源となるバッテリー
を内蔵したバッテリーボックス２３は、図１に示すよう
に、サドル１２の後部下方に配置されている。

【００２５】また、バッテリーボックス２３からコント
ローラー２２に接続される配線２４は、シートピラー１
１の中空部からシートチューブ７の中空部を通して、そ
の下端から下方に位置するコントローラー２２にコネク
ターを介して接続されており、その途中では、リヤアー
ム１３の揺動に対応できるように、伸縮可能なコイル状
とされている。

【００２６】また、図示していないが、配線２４とコン
トローラー２２とを接続するコネクターは、コントロー
ラー２２の上面に配置されており、補助動力システム全
体のメインスイッチも、コントローラー２２の上方でリ
ヤアーム１３の上アーム部１３ａの上面に配置されてい
る。

【００２７】上記のような構成を有する本実施形態の補
助動力付き自転車１によれば、車体の前側フレームに対
して、車体の後方に開放されている広い空間を利用し
て、リヤアーム１３と共にパワーユニット１４を一体的
に着脱することができ、また、前側フレームから取り外
したリヤアーム１３に対して、広い適当な場所を利用し
てパワーユニット１４を簡単に着脱することができるた
め、車体に対するパワーユニット１４の着脱が容易とな
り、車体の分解および組立の作業性を改善することがで
きる。

【００２８】また、リヤアーム１３が、パワーユニット
１４を着脱可能に取り付けた状態で、車体の前側フレー
ムに対して着脱可能に取り付けられているため、同じパ
ワーユニット１４付きのリヤアーム１３を、仕様の異な
る種々の前側フレームに対して装着することが可能とな
り、また、同じ前側フレームに対して、パワーユニット
１４付きのリヤアーム１３を、通常のリヤアーム１３と
取り替えることで、補助動力付き自転車を普通の自転車
に戻すことも可能となり、さらに、パワーユニット１４
を共通のものとしてリヤアーム１３を他の仕様に変えた
り、逆に、リヤアーム１３を共通のものとしてパワーユ
ニット１４を他の仕様に変えたりすることも可能となる
等、用途や使用者の好みに応じて容易にデザインや仕様
の変更を行うことができる。

【００２９】以上、本発明の補助動力付き自転車の一実
施形態について説明したが、本発明は、上記のような実
施形態にのみ限定されるものではなく、その具体的な構
造について適宜変更可能なものであり、例えば、リヤア
ーム１３の前側フレームに対する取り付けについて、パ
ワーユニット１４を介してリヤアーム１３を間接的にピ
ボット軸２１と連結するようなものだけではなく、例え
ば、下アーム部１３ｂの前端をパワーユニット１４より
も前方まで延ばして、該下アーム部１３ｂの前端部をピ
ボット軸２１に連結するなどによって、リヤアーム１３
を直接的にピボット軸２１と連結することで実施するこ
とも可能である。

【００３０】また、パワーユニット１４を取り付けた状
態のリヤアーム１３を、ピボット軸２１とクッション部
材１５を介して前側フレームに対して揺動可能に取り付
けるようなものだけではなく、クッション部材１５を介
在させず、前側フレームに対して着脱可能で一体的に固
着するように取り付けることで実施することも可能であ
る。

【００３１】さらに、パワーユニット１４自体について
も、踏力に応じた補助動力を電動モーターにより発生さ
せるような形式のパワーユニットだけでなく、例えば、
電動モーターあるいはそれ以外の原動機を駆動源とし
て、手動アクセル操作をすることで任意に補助動力を発
生させるような、その他の形式のパワーユニットを使用
することによって実施することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したような本発明の補助動力付
き自転車によれば、パワーユニットを車体に設置するた
めに板金製の連結部材のようなものを必要とせず、ダウ
ンチューブとシートチューブとリヤアームの連結部付近
での車体フレームの構造が普通の自転車と格別に相違し
ないため、用途や運転者の好み等に応じて車体全体のデ
ザインを簡単に変更することができると共に、リヤアー
ムと共にパワーユニットを簡単に着脱することができ、
且つ、リヤアームからパワーユニットを簡単に着脱する
ことができるため、車体の分解および組立の作業性を改
善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補助動力付き自転車の一実施形態を示
す側面図。

【図２】図１に示した実施形態におけるリヤアームとパ
ワーユニットの取付状態を示す斜視図。

【図３】図１に示した実施形態におけるリヤアームの前
部を示す側面図。

【図４】図３に示したリヤアームの矢印Ａ方向から見た
上アーム部前部の上面図。

【図５】図３に示したリヤアームの矢印Ｂ方向から見た
下アーム部前部の下面図。

【符号の説明】

１ 補助動力付き自転車 ３ 後輪 ４ ダウンチューブ（前側フレーム） ６ 連結チューブ（前側フレーム） １３ リヤアーム １４ パワーユニット １５ クッション部材 ２２ コントローラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗員の踏力による人力駆動系と原動機に
   よる補助動力駆動系を一体化したペダルクランク軸一体
   型のパワーユニットによって後輪を駆動するようにした
   補助動力付き自転車において、後輪の前方に配置される
   パワーユニットが、後端部に後輪を軸支するリヤアーム
   に対して、両者が一体的に固定されるように、着脱可能
   に取り付けられていると共に、パワーユニットを取り付
   けた状態のリヤアームが、全体として、車体の前側フレ
   ームに対して着脱可能に取り付けられていることを特徴
   とする補助動力付き自転車。
2. 【請求項２】 パワーユニットの補助動力駆動系を制御
   するためのコントローラーが、リヤアーム側に配置され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の補助動力付き
   自転車。
3. 【請求項３】 パワーユニットを取り付けた状態のリヤ
   アームが、全体として、車体の前側フレームに対し、ク
   ッション部材を介装させた状態で、前端側を回動中心と
   して揺動可能に取り付けられていることを特徴とする請
   求項１又は２に記載の補助動力付き自転車。