JPH0740878A - 電動自転車 - Google Patents

電動自転車

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JPH0740878A
JPH0740878A JP5202542A JP20254293A JPH0740878A JP H0740878 A JPH0740878 A JP H0740878A JP 5202542 A JP5202542 A JP 5202542A JP 20254293 A JP20254293 A JP 20254293A JP H0740878 A JPH0740878 A JP H0740878A
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crankshaft
gear
power unit
battery
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正弘 鈴木
Hisatoshi Akeda
久稔 明田
Nozomi Takada
望 高田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自転車本来の走行感覚が損なわれることがな
く、最低地上高を充分に確保することができる電動自転
車を得る。 【構成】 パワーユニット１４をクランク軸１３と同軸
に配置し、モータ１２をクランク軸１３より前方でダウ
ンチューブ２ｂ下方にそれに沿わせて配置する。バッテ
リ１１をクランク軸１３より後方でダウンチューブ２ｂ
上方かつシートチューブ２ｃ後方にシートチューブ２ｃ
に沿わせて配置する。重量物がクランク軸１３の周囲に
バランスよく配置され、車体重心が車体の形状中心に近
づくから、自転車本来の走行感覚が損なわれることがな
い。また、クランク軸１３の下方に大きく突出する部材
がないから、最低地上高を充分に確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータを補助動力源と
する電動自転車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の電動自転車としては、例
えば実公昭６０−７９９５号公報に開示されたものがあ
る。この公報に開示された電動自転車は、クランクから
伝わる動力と、モータから伝わる動力とをパワーユニッ
トを介して後輪駆動用チェーンに伝達する構造になって
いた。そして、モータおよびパワーユニットがクランク
軸の後下方に配置され、このクランク軸の上方で後上が
りに延びるシートチューブの後方に前記バッテリに給電
するバッテリが配置されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、このように
構成された電動自転車では、モータ、パワーユニットお
よびバッテリ等の重量の嵩む部材がクランク軸の後方に
配置されているために重心位置が後に片寄ってしまい、
自転車本来の走行感覚が損なわれてしまうという問題が
あった。
【０００４】また、モータやパワーユニットがクランク
軸の下方へ大きく突出するために最低地上高を充分に確
保することができず、モータやパワーユニットを覆うケ
ースが地上突起物に衝突し易いという問題もあった。
【０００５】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、自転車本来の走行感覚が損なわれる
ことがなく、しかも、最低地上高を充分に確保すること
ができる電動自転車を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動自転車
は、パワーユニットをクランク軸と同軸に配置し、モー
タをクランク軸より車体前方であってダウンチューブ下
方にダウンチューブに沿わせて配置し、バッテリをクラ
ンク軸より車体後方であってダウンチューブ上方かつシ
ートチューブ後方にシートチューブに沿わせて配置した
ものである。
【０００７】
【作用】重量物であるモータ、パワーユニットおよびバ
ッテリがクランク軸の周囲にバランスよく配置され、車
体重心が車体の形状中心に近づく。また、クランク軸の
下方に大きく突出する部材がない。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図９に
よって詳細に説明する。図１は本発明に係る電動自転車
の側面図、図２は本発明に係る電動自転車の要部の概略
構成を示す平面図、図３はパワーユニットおよびモータ
の側面図、図４は図３におけるパワーユニットのIV−IV
線断面図、図５は図４における一方向クラッチのV−V線
断面図、図６は図４におけるVI−VI線断面図、図７はク
ランク軸側一方向クラッチの一部を拡大して示す斜視
図、図８はバッテリケース装着部分を拡大して示す側面
図、図９は本発明に係る電動自転車の動力伝達経路を示
す図である。
【０００９】これらの図において、１は電動自転車、２
はこの電動自転車１のフレームである。このフレーム２
は、前輪３が回転自在に設けられたフロントフォーク４
を操舵自在に支持するヘッドパイプ２ａと、このヘッド
パイプ２ａから後下がりに延びるダウンチューブ２ｂ
と、このダウンチューブ２ｂの後部に中ラグ５を介して
連結されたシートチューブ２ｃと、前記中ラグ５から後
方へ延びるダウンチューブ２ｂの後端にハンガーラグ６
を介して連結された左右一対のチェーンステー２ｄと、
前記シートチューブ２ｃの上部と前記チェーンステー２
ｄの後端部とを連結する左右一対のシートステー２ｅ等
とから構成されている。
【００１０】そして、前記フロントフォーク４の上端部
には操向ハンドル７が装着されている。また、前記チェ
ーンステー２ｄの後端部およびシートステー２ｅの下端
部には、後輪８を回転自在に支持するための後輪ブラケ
ット２ｆが一体的に設けられている。
【００１１】９はこの電動自転車１の補助動力装置であ
る。この補助動力装置９は、バッテリケース１０に収納
されたバッテリ１１から給電されると共に後述する制御
ユニットによって制御されるモータ１２と、クランク軸
１３を有するパワーユニット１４と、クランク軸１３に
おける車体右側端部に軸装されたクランクギヤ１５（図
４）、クランク１６およびペダル１７等を備えている。
【００１２】そして、この補助動力装置９は、パワーユ
ニット１４がクランク軸１３を中心として形成され、モ
ータ１２をクランク軸１３より車体前方であってダウン
チューブ２ｂの下方にダウンチューブ２ｂに沿わせて配
置されており、前記中ラグ５およびハンガーラグ６に連
結ブラケット１８，１９を介して連結されている。実施
例では、この補助動力装置９はモータ１２の後述する回
転軸１２ａがダウンチューブ２ｂと平行になるようにフ
レーム２に搭載されている。
【００１３】なお、この補助動力装置９は、車体右側に
位置するクランクギヤ１５がチェーン２０を介して後輪
８のフリーホイール（図示せず）に連結されている。こ
のフリーホイールは、チェーン２０から後輪８へのみ動
力を伝える公知の一方向クラッチによって構成されてい
る。なお、図１においてチェーン２０に沿うように設け
られた符号２０ａで示すものはチェーンカバーである。
【００１４】この補助動力装置９のモータ１２には、ダ
ウンチューブ２ｂに取付けられた制御ユニット２１およ
びメインスイッチ２２が接続されている。この制御ユニ
ット２１は、メインスイッチ２２がＯＮ状態のときであ
ってペダル１７からクランク軸１３に乗員の踏力が加え
られたときのみに、モータ１２を回転させてクランク軸
１３にモータ１２からの動力を伝える構成になってい
る。すなわち、ペダル１７を踏むと、クランク軸１３に
はその踏力に加えてモータ１２からの回転トルクが付与
されることになる。このモータ１２の出力は、ペダル１
７に加えられた踏力に略比例するように、制御ユニット
２１によって制御される。なお、前記踏力は、後述する
パワーユニット１４内の踏力検出機構により検出され
る。
【００１５】そして、この制御ユニット２１およびメイ
ンスイッチ２２の取付け位置は、ダウンチューブ２ｂの
下方であってモータ１２の前方とされている。このた
め、メインスイッチ２２，制御ユニット２１，モータ１
２およびパワーユニット１４は、ダウンチューブ２ｂに
沿って前後に一列に並べられることになる。
【００１６】前記メインスイッチ２２は、キー（図示せ
ず）を差し込んで例えば図１において中立位置から時計
方向に回したときに前記制御ユニット２１とバッテリ１
１とを電気的に接続し、反時計方向に回したときに後述
するバッテリケース用ロック機構を解除する構造になっ
ている。
【００１７】ここで、上述した補助動力装置９の構造を
図３〜図６によってさらに詳細に説明する。補助動力装
置９は、クランク軸１３をパワーユニット１４のケース
２３に回転自在に支持させると共に、このケース２３の
一端部にモータ１２をその軸線方向がクランク軸１３と
直交するように固定し、前記クランク軸１３とモータ１
２の回転軸１２ａとの間に遊星歯車式減速機２４および
遊星ローラ式減速機２５等を介装して形成されている。
また、この補助動力装置９では、クランク軸１３と同軸
上に配置される回転部品は、小型化を図って最低地上高
を確保する目的から全てその外径がクランクギヤ１５よ
り小さくなっている。
【００１８】前記ケース２３は、図４に示すように、ク
ランク軸１３が貫通すると共に遊星歯車式減速機２４を
収容する筒状部およびこの筒状部からクランク軸とは直
交する方向へ延びかつ遊星ローラ式減速機２５を収容す
るモータ取付部が一体成形されたケース本体２３ａと、
前記筒状部の両端の開口部のうち開口径が大きい方の車
体左側開口部に取付ねじ２３ｂによって固定されかつこ
の開口部を塞ぐと共にクランク軸１３の左側端部を軸受
２３ｃによって回転自在に支持する蓋体２３ｄとから形
成されている。本実施例では、蓋体２３ｄの外側に側面
視略円形状のカバー２６が固着されている。そして、ケ
ース本体２３ａにこの補助動力装置９の主要構成部材
（モータ１２、遊星歯車式減速機２４、遊星ローラ式減
速機２５等）が全て取付けられている。このように構成
することで各主要構成部材を高精度に連結させることが
できると共に、組立て強度を確保することができる。
【００１９】前記遊星歯車式減速機２４は、遊星歯車２
７がクランク軸１３に一方向クラッチ２８を介して支持
され、太陽歯車２９がクランク軸１３に回転自在に支持
され、外周歯車３０が車幅方向に延びる略筒状に形成さ
れて筒状出力軸３１にリベット止めされている。前記外
周歯車３０の外周部は、遊星歯車２７が噛合する部分よ
り筒状出力軸３１側が細径に形成され、遊星歯車式減速
機２４が無用に大型化しない構造になっている。前記一
方向クラッチ２８は、クランク軸１３が遊星歯車式減速
機２４に対して図３において左回りに回転するときのみ
に、クランク軸１３から動力が遊星歯車式減速機２４に
伝わるように構成されている。
【００２０】この一方向クラッチ２８は図５および図７
に示すように、クランク軸１３にスプライン嵌合によっ
て固定された略円環状の内輪３２と、この内輪３２を収
容する中空部が形成されかつ内周部に断面略鋸歯状の係
合歯３３が全周にわたって形成された外輪３４と、内輪
３２と外輪３４との間に介装された爪片３５と、この爪
片３５を前記係合歯３３に係合するように付勢するばね
３６とから形成されている。また、前記外輪３４には前
記遊星歯車２７を回転自在に支持する支軸２７ａが立設
されている。
【００２１】前記内輪３２は、外周部に径方向外側へ突
出しかつ周方向へ延びる突起３７が周方向に間隔をおい
て４箇所に形成されると共に、これらの突起３７の間と
なる部分に、内輪３２の外周面を断面円弧状に凹ませて
なる爪片支承用凹部３８が形成されている。また、前記
各突起３７の突出側端面３７ａは、内輪３２の軸心を中
心とする円弧面になっており、内輪３２を外輪３４の中
空部に装填した状態で全ての突起３７の突出側端面３７
ａが係合歯３３の頂部に摺接するように構成されてい
る。さらに、この突起３７には、ばね３６を挿入するた
めの凹溝３９が周方向に沿って形成されている。
【００２２】前記爪片３５は、前記内輪３２の凹部３８
に摺動自在に嵌合する断面円弧状の凸曲面が形成された
基部３５ａと、この基部３５ａから動力伝達時の内輪３
２の回転方向（図５においては左回り）前側へ延出され
て延出端が係合歯３３に係合する係合部３５ｂとから形
成されている。なお、係合歯３３は、頂部に対して動力
伝達時の内輪３２の回転方向前側が比較的緩やかに傾斜
され、反対側が急峻に傾斜されている。そして、この爪
片３５には、ばね３６が挿入される切欠き３５ｃが延出
端から基部３５ａへ向けて形成されている。この切欠き
３５ｃの底面は平坦に形成され、図５に示すように係合
部３５ｂの延出方向に対して傾斜されている。
【００２３】この底面の傾斜角度は、基部３５ａを凹部
３８に嵌合させると共に係合部３５ｂを係合歯３３に係
合させた図５に示す状態において、底面における動力伝
達時の内輪３２の回転方向後側端部が前側端部より径方
向外側へ突出するように設定されている。そして、この
底面の突出端部に前記ばね３６が接触している。このば
ね３６は、一部が切断された環状に形成され、径を拡げ
るようにして内輪３２に弾装されている。すなわち、前
記切欠き３５ｃの底面におけるばね３６に接触している
端部が内輪３２の径方向中心側へ押され、爪片３５は基
部３５ａを中心にして図５において右回りに付勢され
る。このため、係合部３５ｂが常に係合歯３３に押し付
けられることになる。
【００２４】このように構成された一方向クラッチ２８
では、外輪３４はその係合歯３３の頂部に内輪３２の全
ての突起３７が摺接することによって、内輪３２と同一
軸線上に配置されると共に、内輪３２にボールベアリン
グ等を使用することなく回転自在に支持されることにな
る。そして、クランク軸１３および内輪３２が外輪３４
に対して図５において左回りに回ったときのみに動力
（ペダル１７を踏むことによって生じる踏力）が内輪３
２から爪片３５を介して外輪３４に伝えられることにな
る。また、クランク１６を前進時とは反対方向へ回した
り、モータ１２の動力によって外輪３４が内輪３２より
速く左回りに回転するようなときには、この一方向クラ
ッチ２８での動力伝達は行われなくなる。
【００２５】この遊星歯車式減速機２４では、前記外輪
３４が内輪３２と共に回転する場合、太陽歯車２９がこ
れらの部材に対して回転しないようにすることによっ
て、外周歯車３０が同方向に所定の速比で増速されて回
転する。そして、この外周歯車３０がリベット止めされ
た筒状出力軸３１およびこの筒状出力軸３１の軸端部に
固定されたクランクギヤ１５が回転することによって、
クランク軸１３の動力がチェーン２０およびフリーホイ
ールを介して後輪８に伝えられることになる。なお、筒
状出力軸３１は、図４に示すように、後述する遊星ロー
ラ式減速機２５から動力が伝えられるリングギヤ４０が
前記外周歯車３０と共にリベット止めされ、軸受４１を
介してケース本体２３ａに回転自在に支持されている。
また、この筒状出力軸３１の中空部には、軸受４２を介
してクランク軸１３の車体右側軸端部が回転自在に支持
されている。
【００２６】前記太陽歯車２９の回転を規制するに当た
っては、本実施例では図３中に符号４３で示すストッパ
ーと、４４で示す踏力検出機構が用いられている。スト
ッパー４３は、ケース本体２３ａに螺着されてケース内
側の先端が太陽歯車２９のアーム２９ａの下端面に当接
する構造になっている。また、踏力検出機構４４は、前
記アーム２９ａの突出端にリベット止めされた当て板部
材４５に上方から当接するポテンショメータ装置４６
と、このポテンショメータ装置４６を当て板部材４５側
へ付勢する加圧装置４７とから構成されている。なお、
前記当て板部材４５は、面圧を下げるために前記アーム
２９ａより幅広に形成されている。
【００２７】踏力検出機構４４のポテンショメータ装置
４６は、前記当て板部材４５に揺動端部が当接するレバ
ー４６ａと、このレバー４６ａに連結されたポテンショ
メータ本体４６ｂとから形成され、ケース本体２３ａに
支持固定されている。ポテンショメータ本体４６ｂは、
レバー４６ａに連結される入力軸４６ｃが図３の紙面と
直交する方向を軸線として回動自在に設けられており、
この入力軸４６ｃの回動角度を検出してリード線４６ｄ
を介して前記制御ユニット２１に出力するように構成さ
れている。なお、前記入力軸４６ｃは軸受４６ｅによっ
てケース本体２３ａに回転自在に支持されている。
【００２８】加圧装置４７は、前記レバー４６ａの揺動
端部に当接する押圧子４７ａと、この押圧子４７ａをレ
バー４６ａに対して進退自在に支持しかつケース本体２
３ａに支持固定されたケース４７ｂと、前記押圧子４７
ａをレバー４６ａ側へ付勢する圧縮コイルばね４７ｃと
から形成されている。
【００２９】すなわち、前記外輪３４と共に遊星歯車２
７が図３において左回りに回るときには太陽歯車２９が
外周歯車３０からの回転反力によって左回りに回転付勢
されるが、その力は当て板部材４５およびレバー４６ａ
を介して加圧装置４７に伝えられて加圧装置４７で吸収
される。このため、太陽歯車２９は加圧装置４７の押圧
子４７ａの移動量に相当する分だけ回動が許容された状
態で回り止めされることになる。
【００３０】このように太陽歯車２９が回動すると、ポ
テンショメータ本体４６ｂがその回動量を検出して制御
ユニット２１に出力することになる。このとき、制御ユ
ニット２１は、ポテンショメータ本体４６ｂからの検出
信号に応じてモータ１２を制御する。このモータ１２の
制御は、モータ１２の回転数が太陽歯車２９の回動量に
比例するように行われる。詳述すると、外周歯車３０の
回転数を図３中に符号４８で示す回転センサで検出し、
この外周歯車３０の回転数と、ポテンショメータ本体４
６ｂによって検出された太陽歯車２９の回動量とから図
９に示すように制御ユニット２１でモータ駆動力を演算
しモータ１２を駆動する。このため、ペダル１７を踏む
ことによって生じる踏力に略比例したトルクになるよう
にモータ１２が制御されることになる。なお、前記回転
数センサ４８は、ケース本体２３ａに螺着されてケース
内端部が外周歯車３０の車体左側端部に微小間隙をおい
て対向しており、外周歯車３０に多数形成された歯部３
０ａによって磁気抵抗が変化することを利用した公知の
ものが使用されている。このように外周歯車３０の端部
に形成された歯部３０ａを利用して回転数を検出する
と、回転数センサ４８を用いて回転数を検出するにあた
って特別な被回転数検出部品が不要になる。
【００３１】次に、モータ１２に連結された動力伝達系
の構造について説明する。モータ１２は、図４に示すよ
うに、その回転軸１２ａが遊星ローラ式減速機２５、モ
ータ側一方向クラッチ５１、出力歯車部材５２およびこ
の出力歯車部材５２に噛合する前記リングギヤ４０を介
して前記筒状出力軸３１に連結されている。
【００３２】遊星ローラ式減速機２５は、丸棒からなる
モータ１２の回転軸１２ａより大径な円筒状に形成され
てモータ１２の軸端部に回転軸１２ａと同軸に固定され
た外輪５３と、この外輪５３と前記回転軸１２ａとの間
に複数配置されてこれら両者に各々が添接する遊星ロー
ラ５４と、これらの遊星ローラ５４を回転自在に保持す
るピン５５を備えかつモータ側一方向クラッチ５１を介
して出力歯車部材５２に動力を伝える出力軸部材５６と
から形成されている。
【００３３】前記外輪５３は、遊星ローラ５４の軸方向
の移動を規制するためのガイド板５７，５８が軸方向両
端部に添接され、固定ボルト５９によってモータ１２に
固定されている。外輪５３およびガイド板５７，５８に
おける固定ボルト５９が貫通する穴は固定ボルト５９よ
り大径に形成されており、固定ボルト５９によって径方
向に対する位置が規制されないようになっている。ま
た、この外輪５３の外周部に図６に示すようにケース本
体２３ａの円形嵌合部６０が嵌合している。なお、モー
タ１２は、このように外輪５３を円形嵌合部６０に嵌合
させた状態で図３に示すように連結ボルト６１によって
ケース本体２３ａに連結されている。
【００３４】前記遊星ローラ５４は、本実施例では図６
に示すように、外輪５３の周方向に等間隔おいて４個装
着され、各々が出力軸部材５６のピン５５に軸受６２に
よって回転自在に支持されている。また、この遊星ロー
ラ５４を保持する出力軸部材５６は、底部に前記ピン５
５が突設された有底円筒状に形成されており、中空部に
モータ側一方向クラッチ５１および出力歯車部材５２が
装着されている。
【００３５】このように構成された遊星ローラ式減速機
２５では、モータ１２の回転軸１２ａが図６中に矢印で
示すように右回りに回転することによって、遊星ローラ
５４が回転軸１２ａとは反対側へ自転すると共に、外輪
５３の内周面上を転動して右回りに公転するようにな
る。これによって出力軸部材５６が図６において右回り
に所定の減速比をもって回転するようになる。
【００３６】この出力軸部材５６の中空部に装着された
モータ側一方向クラッチ５１は、出力軸部材５６が出力
歯車部材５２に対して図６において右回りに回転すると
きのみにその回転を出力歯車部材５２に伝えるように構
成されている。また、出力歯車部材５２は、軸受６３に
よってケース本体２３ａに軸方向への移動を規制された
状態で回転自在に支持されており、モータ側軸端部がモ
ータ側一方向クラッチ５１に連結され、これとは反対側
の軸端部に傘歯車が形成されてリングギヤ４０に噛合し
ている。
【００３７】すなわち、出力軸部材５６が上述したよう
に回転するときには、モータ１２の動力が出力軸部材５
６から出力歯車部材５２およびリングギヤ４０を介して
前記筒状出力軸３１に伝えられることになる。
【００３８】このようにモータ１２の動力伝達経路中に
モータ側一方向クラッチ５１を介装させたのは、バッテ
リ１１の電力が不足してモータ１２の回転が遅くなった
り、モータ１２の動力を故意に断って人力のみによって
走行するときに、クランク軸１３からの動力がリングギ
ヤ４０から出力歯車部材５２および遊星ローラ式減速機
２５を介してモータ１２に伝わり、駆動抵抗が大きくな
るのを防ぐためである。
【００３９】なお、前記回転軸１２ａと出力軸部材５６
の底面との間および出力軸部材５６の内側底面と出力歯
車部材５２の軸端との間に設けられた符号６４，６５で
示すものは、出力軸部材５６に軸方向の推力が加わった
ときに出力軸部材５６が回転軸１２ａや出力歯車部材５
２に当接するのを防ぐためのボールである。これらのボ
ール６４，６５は、回転軸１２ａあるいは出力歯車部材
５２の軸端に凹設された円形穴に係入されている。
【００４０】ここで、モータ１２および遊星ローラ式減
速機２５をケース本体２３ａに組込む手順について説明
する。組込みにあたっては、先ず、外輪５３に出力軸部
材５６を装着させる。このときには、出力軸部材５６と
外輪５３との間にガイド板５８を介在させると共に、ピ
ン５５に軸受６２および遊星ローラ５４を装着させて外
輪５３の内周側に収容させる。そして、このように出力
軸部材５６の取付けられた外輪５３を、ガイド板５７を
モータ１２との間に介在させてモータ１２に固定する。
このときには、各遊星ローラ５４の間にモータ１２の回
転軸１２ａを係入させ、回転軸１２ａに対して遊星ロー
ラ５４および出力軸部材５６が回転できるようにする。
これと共に、ボール６４を回転軸１２ａと出力軸部材５
６との間に介装させておく。このようにすることによっ
て、回転軸１２ａに対して外輪５３および出力軸部材５
６が同一軸線上に位置づけられる。
【００４１】次に、外輪５３およびガイド板５７，５８
を固定ボルト５９によってモータ１２に固定する。これ
によって遊星ローラ式減速機２５がモータ１２に装着さ
れることになる。すなわち、遊星ローラ式減速機２５を
モータ１２に連結するに当たっては、特別な嵌合構造を
用いることなく行うことができる。
【００４２】しかる後、外輪５３の外周部をケース本体
２３ａの円形嵌合部６０に嵌合させる。なお、このとき
には、出力軸部材５６の中空部あるいは出力歯車部材５
２にモータ側一方向クラッチ５１を予め装着させてお
き、モータ１２の取付と同時にモータ側一方向クラッチ
５１の装着を行う。また、ボール６５も出力歯車部材５
２に予め装着させておく。
【００４３】そして、モータ１２を連結ボルト６１によ
ってケース本体２３ａに固定することによって、モータ
１２および遊星ローラ式減速機２５の組込みが終了す
る。また、この補助動力装置９をフレーム２に搭載する
には、図３に示すようにケース本体２３ａに穿設された
ボルト穴６６，６７を前記連結ブラケット１８，１９の
ボルト穴に合わせ、ケース本体２３ａを連結ブラケット
１８，１９にボルト止めして行う。
【００４４】次に、前記モータ１２に給電するバッテリ
１１を収容するバッテリケース１０の構造について説明
する。バッテリケース１０は上下方向に細長い箱状に形
成され、図１および図８に示すように内部にバッテリ１
１を２つ収納する構造になっており、シートチューブ２
ｃと後輪８との間に配置されている。すなわち、このバ
ッテリケース１０は、図２に示すようにその車幅方向の
寸法が左右のシートステー２ｅどうしの間を通される寸
法に設定されると共に、前後方向の寸法がシートチュー
ブ２ｃと左右一対の補助シートチューブ７１との間を通
される寸法に設定されている。なお、この補助シートチ
ューブ７１は、左右のシートステー２ｅ間に架け渡され
たクロス部材とダウンチューブ２ｂの後端部との間にシ
ートチューブ２ｃと略平行に架け渡されている。
【００４５】また、図２に示すように、このバッテリケ
ース１０や上述した補助動力装置９、制御ユニット２１
は、左右のクランク１６，１６の間に全て収容されてい
る。
【００４６】このバッテリケース１０を車体に取付ける
構造は、ダウンチューブ２ｂの後端部に上方へ向けて開
口する有底角筒状の支持箱７２を設け、この支持箱７２
内にバッテリケース１０の下端部を上方から嵌合させる
構造になっている。前記支持箱７２は、その下部前側部
分が前記中ラグ５のブラケット７３に連結されてこのブ
ラケット７３および中ラグ５を介してフレーム２に支持
されている。このため、バッテリケース１０は車体に対
して上下方向に着脱自在に取付けられることになる。ま
た、支持箱７２の底部には、バッテリケース１０の下端
部に設けられた雌コネクタ１０ａに電気的に接続される
雄コネクタ７２ａが取付けられると共に、バッテリケー
ス１０が第３者によって車体から外されるのを防ぐロッ
ク機構７４が取付けられている。
【００４７】前記雄コネクタ７２ａは、メインスイッチ
２２を介して制御ユニット２１やモータ１２に電気的に
接続され、接触子が支持箱７２内に突出する構造になっ
ている。すなわち、バッテリケース１０を支持箱７２に
上方から嵌合させることによって、雄コネクタ７２ａに
バッテリケース１０側の雌コネクタ１０ａが電気的に接
続され、メインスイッチ２２や他の電気機器にバッテリ
１１から給電されるようになる。
【００４８】前記ロック機構７４は、支持箱７２に回動
自在に設けられてバッテリケース１０に係脱自在に構成
された係止爪７４ａを備え、バッテリケース１０を支持
箱７２に嵌合させることによってロックされる構造にな
っている。また、係止爪７４ａは操作ワイヤ７４ｂを介
して前記メインスイッチ２２に連結され、メインスイッ
チ２２のキーをロック解除側（図１において反時計方
向）に回したときにロックが解除される構造になってい
る。
【００４９】なお、図１に示した状態では、バッテリケ
ース１０を上方へ引き上げるとシートチューブ２ｃの上
端部に位置するサドル７５が邪魔になるが、このサドル
７５は、後述するシート傾動機構７６によってバッテリ
ケースの着脱経路上から離間される。
【００５０】前記サドル７５はシートピラーチューブ７
７の上端部に取付けられ、このシートピラーチューブ７
７をシートチューブ２ｃに嵌挿させることによってフレ
ーム２に装着されている。このサドル７５は、本実施例
ではクッション付きのものが使用されている。前記シー
トピラーチューブ７７は乗員の体格に合わせてサドル７
５の高さを変えることができるようにある程度長さをも
って形成され、下端部にシート傾動機構７６が設けられ
ている。なお、サドル７５の高さを変えるには、先ず、
シートチューブ２ｃの上端に設けられてシートチューブ
２ｃの上端開口径を変えるシートピン７８を緩め、サド
ル７５を引っ張ってシートピラーチューブ７７をシート
チューブ２ｃから上側へ引き出す。そして、サドル７５
を所望の高さに位置づけた後、前記シートピン７８を締
めてシートピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃの
上側開口部で緊縛させる。
【００５１】前記シート傾動機構７６は、シートピラー
チューブ７７の下端に挿入固着された上側部材７６ａ
と、この上側部材７６ａに枢支ピン７６ｂを介して揺動
自在に連結され、かつシートチューブ２ｃに嵌挿される
下側部材７６ｃとから構成されている。また、前記枢支
ピン７６ｂは、その軸線を車幅方向に向けて取付けられ
ている。このため、下側部材７６ｃに対して上側部材７
６ａが前後方向に揺動するが、本実施例では、上側部材
７６ａが下側部材７６ｃに対して前側のみに傾斜するよ
うに構成されている。
【００５２】すなわち、このシート傾動機構７６は、シ
ートピラーチューブ７７をシートチューブ２ｃに固定し
た走行時には図１に示すようにシートチューブ２ｃ内に
挿入される。また、シートピラーチューブ７７の全てを
シートチューブ２ｃ上に引き出して下側部材７６ｃの上
部をシートチューブ２ｃの上側開口部から突出させた状
態では、枢支ピン７６ｂを中心にしてシートピラーチュ
ーブ７７およびサドル７５を図８中に二点鎖線で示す上
方引き出し位置から実線で示すように前側へ傾斜させる
ことができるようになる。
【００５３】図１において符号７９は車体カバーであ
る。この車体カバー７９は、上下に分割形成されたカバ
ー本体８０，８１からなり、これらのカバー本体８０，
８１によってダウンチューブ２ｂおよびこのダウンチュ
ーブ２ｂに取付けられた電装品（メインスイッチ２２，
制御ユニット２１，補助動力装置９等）を挾むようにし
て覆う構造になっている。また、下カバー本体８１は制
御ユニット２１の下部前面と対応する部分（この部分を
図１中符号Ａで示す）が開口されており、この開口に制
御ユニット２１の下部が臨んでいる。このようにする
と、走行風を前記開口から制御ユニット２１に当てるこ
とができるから、発熱し易い制御ユニット２１を効率よ
く冷却することができる。
【００５４】次に上述したように構成された電動自転車
１の動作を図９によって説明する。メインスイッチ２２
がＯＦＦ状態のときは、モータ１２からの補助動力は加
わらず、クランク軸１３の回転がクランク軸側一方向ク
ラッチ２８、遊星歯車減速機２４、筒状出力軸３１、チ
ェーン２０および後輪側のフリーホイールに伝えられ、
ペダル１７を踏むことにより生じる踏力のみによって後
輪８が駆動される。
【００５５】メインスイッチ２２がＯＮ状態のときは、
踏力に比例する補助動力がモータ１２から筒状出力軸３
１に加えられ、踏力と補助動力との合力によって後輪８
が駆動されることになる。このときには、踏力検出機構
４４によって検出された踏力と、回転センサ４８によっ
て検出された外周歯車３０（筒状出力軸３１）の回転数
とが制御ユニット２１に入力され、踏力に比例したトル
クとなるように制御ユニット２１がモータ１２を制御す
る。すなわち、モータ１２の動力は、回転軸１２に連結
された遊星ローラ式減速機２５からモータ側一方向クラ
ッチ５１、出力歯車部材５２、リングギヤ４０を介して
筒状出力軸３１に伝えられ、この筒状出力軸３１でクラ
ンク軸１３からの踏力と合成され、チェーン２０、フリ
ーホイールを介して後輪に伝達されることになる。
【００５６】したがって、上述したように構成された電
動自転車１では、補助動力装置９のパワーユニット１４
をクランク軸１３と同軸に配置し、モータ１２をクラン
ク軸１３より車体前方であってダウンチューブ２ｂ下方
にダウンチューブ２ｂに沿わせて配置し、バッテリ１１
をクランク軸１３より車体後方であってダウンチューブ
２ｂ上方かつシートチューブ２ｃ後方にシートチューブ
２ｃに沿わせて配置したため、重量物であるモータ１
２、パワーユニット１４およびバッテリ１１がクランク
軸１３の周囲にバランスよく配置されるようになって車
体重心が車体の形状中心に近づくことになる。また、ク
ランク軸１３の下方に大きく突出する部材がない。
【００５７】また、本実施例で示したようにモータ１２
をダウンチューブ２ｂの下方に配置すると、モータ１２
およびパワーユニット１４をダウンチューブ２ｂの下方
の広い空間に連続して配置できる。このため、モータ１
２の動力伝達経路が単純かつ短くなる。
【００５８】さらに、バッテリ１１をダウンチューブ２
ｂの上方に配置すると、バッテリ１１の重量をダウンチ
ューブ２ｂで受け易くなる。しかも、バッテリ１１をシ
ートチューブ２ｃの後方に配置すると、シートチューブ
２ｃの前方の足通し空間を広くとることができ、乗り降
りに際しバッテリ１１が邪魔になることがない。
【００５９】さらにまた、本実施例で示したようにパワ
ーユニット１４の外周歯車３０、リングギヤ４０および
筒状出力軸３１を別体に形成し、リベットによって結合
させる構成を採ると、各々の部材をその機能に最も適し
た材料によって形成することができ、過剰品質になるこ
とがないから、コストを低く抑えることができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電動自
転車は、パワーユニットをクランク軸と同軸に配置し、
モータをクランク軸より車体前方であってダウンチュー
ブ下方にダウンチューブに沿わせて配置し、バッテリを
クランク軸より車体後方であってダウンチューブ上方か
つシートチューブ後方にシートチューブに沿わせて配置
したため、重量物であるモータ、パワーユニットおよび
バッテリがクランク軸の周囲にバランスよく配置され、
車体重心が車体の形状中心に近づく。
【００６１】したがって、重量物を多く備えた電動自転
車であっても、自転車本来の走行感覚が損なわれること
がない。
【００６２】また、クランク軸の下方に大きく突出する
部材がないから、最低地上高を充分に確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動自転車の側面図である。
【図２】本発明に係る電動自転車の要部の概略構成を示
す平面図である。
【図３】パワーユニットおよびモータの側面図である。
【図４】図３におけるパワーユニットのIV−IV線断面図
である。
【図５】図４におけるクランク軸側一方向クラッチのV
−V線断面図である。
【図６】図４におけるVI−VI線断面図である。
【図７】クランク軸側一方向クラッチの一部を拡大して
示す斜視図である。
【図８】バッテリケース装着部分を拡大して示す側面図
である。
【図９】本発明に係る電動自転車の動力伝達経路を示す
図である。
【符号の説明】 １ 電動自転車 ２ フレーム ２ｂ ダウンチューブ ２ｃ シートチューブ ９ 補助動力装置 １０ バッテリケース １１ バッテリ １２ モータ １３ クランク軸 １４ パワーユニット

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータおよびバッテリを備え、クランク
    から伝わる動力と、モータから伝わる動力とをパワーユ
    ニットを介して後輪駆動手段に伝達する電動自転車にお
    いて、前記パワーユニットをクランク軸と同軸に配置
    し、前記モータをクランク軸より車体前方であってダウ
    ンチューブ下方にダウンチューブに沿わせて配置し、前
    記バッテリをクランク軸より車体後方であってダウンチ
    ューブ上方かつシートチューブ後方にシートチューブに
    沿わせて配置したことを特徴とする電動自転車。
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