JPH11129970A - 補助動力自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乗降性を改善して幅広いユーザーの使用に供
せられる補助動力自転車を提供すること。 【構成】 ペダル軸１１に入力される踏力と補助動力ユ
ニット１６で発生する補助動力とを合力軸１９で合力し
て後輪２０に伝達することによって走行する補助動力自
転車１において、前記合力軸１９を前記ペダル軸１１よ
りも下方に配置するとともに、前記補助動力ユニット１
６を合力軸１９の前方においてダウンチューブ（車体フ
レーム）８に支持せしめる。本発明によれば、ペダル軸
１１よりも下方に配された合力軸１９の前方において補
助動力ユニット１６がダウンチューブ８に支持されるた
め、該補助動力ユニット１６が乗員の乗降の邪魔になる
ことがなく、補助動力自転車１はその乗降性が改善され
て幅広いユーザー層の使用に供せられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗員の踏力と補助
動力とを駆動力として走行する補助動力自転車に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】補助動力を発生するエンジンや電動モー
タ等の駆動源を含んで構成される補助動力ユニットを備
え、ペダル軸に入力される踏力と補助動力ユニットで発
生する補助動力とを合力軸で合力して後輪に伝達するこ
とによって走行する補助動力自転車が開発され、既に実
用に供されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、斯かる補助
動力自転車に対して高い乗降性を望むユーザーも存在す
るが、従来の補助動力自転車には斯かる要望を満たす構
成が必ずしも採用されてはいなかった。即ち、従来はペ
ダル軸と合力軸が同軸に配されていたため、補助動力ユ
ニットがペダル軸よりも上方に配置され、このことが乗
員の乗降性を阻害する要因となっていた。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、乗降性を改善して幅広いユー
ザーの使用に供せられる補助動力自転車を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ペダル軸に入力される踏力
と補助動力ユニットで発生する補助動力とを合力軸で合
力して後輪に伝達することによって走行する補助動力自
転車において、前記合力軸を前記ペダル軸よりも下方に
配置するとともに、前記補助動力ユニットを合力軸の前
方において車体フレームに支持せしめたことを特徴とす
る。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ペダル軸の回転を前記合力軸に伝達す
る伝達経路の途中に増速機構を介設したことを特徴とす
る。

【０００７】従って、請求項１記載の発明によれば、ペ
ダル軸よりも下方に配された合力軸の前方において補助
動力ユニットが車体フレームに支持されるため、ダウン
チューブの位置が下がって乗員の足通し空間が広く取
れ、補助動力ユニットが乗員の乗降の邪魔になることが
なく、補助動力自転車はその乗降性が改善されて幅広い
ユーザー層の使用に供せられる。又、相対的に高重量で
ある補助動力ユニットが車体の下部に配されるため、補
助動力自転車の低重心化が実現してその走行安定性が高
められる。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、ペダル軸の
回転は増速機構によって増速されて合力軸に伝達される
ため、補助動力ユニットからの回転を大きく減速させる
ことなく合力軸上で適度な減速比でペダル軸からの回転
と融合させることができ、この結果、高い動力伝達効率
を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１０】図１は本発明に係る補助動力自転車の側面
図、図２は同補助動力自転車の駆動伝達系の構成を示す
断面図、図３は同補助動力自転車の合力ユニットの平断
面図、図４は図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００１１】図１に示す補助動力自転車１は車体前方上
部にヘッドパイプ２を有し、該ヘッドパイプ２にはステ
アリング軸３が回動自在に挿通している。そして、この
ステアリング軸３の上端にはハンドル４が結着され、同
ステアリング軸３の下端部にはフロントフォーク５が取
り付けられており、該フロントフェーク５の下端部には
前輪６が前車軸７によって回転自在に支承されている。

【００１２】又、上記ヘッドパイプ２からはダウンチュ
ーブ８が車体後方（図１の右方）に向かって斜め下方に
延び、該ダウンチューブ８は途中で円弧状に曲げられた
後に車体後方に向かって略水平に延設されており、その
後端部には車体後方に向かって斜め上方に立設されたシ
ートチューブ９が結着されている。

【００１３】上記シートチューブ９の下端部には後述す
る合力ユニット１７のハウジング３４と一体に形成され
た円筒状のハウジング１０がボルト結合されており、こ
のハウジング１０内にはペダル軸１１が回転自在に左右
方向に挿通支持されている。そして、このペダル軸１１
の左右にはクランク１２が取り付けられており、各クラ
ンク１２の端部にはペダル１３が回転可能に軸支されて
いる。又、シートチューブ９の上端部内にはシートポス
ト１４が位置調整可能に嵌合保持されており、このシー
トポスト１４の上端部にはシート１５が支持されてい
る。

【００１４】而して、本実施の形態に係る補助動力自転
車１は補助動力ユニット１６と合力ユニット１７を備え
ており、補助動力ユニット１６に含まれるエンジン１８
によって発生する補助動力とペダル軸１１に入力される
乗員の踏力は合力ユニット１７の合力軸１９で合力され
て後輪２０に伝達される。

【００１５】ここで、図１に示すように、合力ユニット
１７の合力軸１９はペダル軸１１よりも下方であって、
且つ、ペダル軸１１の斜め後方に配されており、前記補
助動力ユニット１６は合力軸１９の前方において前記ダ
ウンチューブ８に吊り下げ支持されている。

【００１６】ここで、補助動力ユニット１６の支持構造
を図４に基づいて説明する。

【００１７】即ち、ダウンチューブ８には左右一対の懸
架ブラケット２１が溶着されており、これらの懸架ブラ
ケット２１には左右の支持ブラケット２２の上端部がボ
ルト２３によってそれぞれ取り付けられている。

【００１８】一方、補助動力ユニット１６の伝動ケース
２４の左右にはくの字状を成すブラケット２５がボルト
２６によって取り付けられており、これらのブラケット
２５をマウントラバー２７を介して前記左右の支持ブラ
ケット２２に取り付けることによって、補助動力ユニッ
ト１６は支持ブラケット２２を介してダウンチューブ８
に吊り下げ支持されている。

【００１９】ところで、図１に示すように、補助動力ユ
ニット１６の前記エンジン１８の吸気系にはエアークリ
ーナ２８及びキャブレタ２９が接続されており、同エン
ジン１８の排気系から下方に向かって延出する排気管３
０は補助動力ユニット１６の下方に配設された排気マフ
ラー３１の前端上部に接続されており、排気マフラー３
１の後端面からはテールパイプ３２が水平に延出して大
気中に開口している。

【００２０】又、図１及び図３に示すように、ペダル軸
１１を回転自在に支承する前記ハウジング１０からはリ
ブプレート３３が後方に向かって斜め下方に一体に延出
しており、このリブプレート３３の後端部には前記合力
ユニット１７のハウジング３４が一体に形成されてい
る。そして、合力ユニット１７のハウジング３４の後端
部には、後方に向かって斜め上方に幾分傾斜して配され
た左右一対のチェーンステー３５の各前端部が結着され
ており、該チェーンステー３５の後端部に結着された左
右一対のブラケット３６には前記後輪２０が後車軸３７
によって回転自在に支承されている。そして、後輪２０
に結着されたホイールスプロケット３８と前記合力軸１
９に結着されたスプロケット３９には無端状のチェーン
４０が巻装されている。

【００２１】他方、前記シートチューブ９の中間高さ位
置からは左右一対のシートステー４１が後方に向かって
斜め下方に延設されており、これらのシートステー４１
の後端部は前記チェーンステー３５の後端部に結着され
た前記ブラケット３６に結着されている。

【００２２】又、シートチューブ９には、前記シートス
テー４１の上方に配された燃料タンク４２が取り付けら
れており、該燃料タンク４２の下部に取り付けられた燃
料コック４３から導出する燃料パイプ４４は補助動力ユ
ニット１６のエンジン１８に接続された前記キャブレタ
２９に接続されている。

【００２３】次に、駆動伝達系の構成を図２及び図３に
基づいて説明する。

【００２４】図２に示すように、補助動力ユニット１６
のエンジン１８のクランク軸４５は車体前後方向に配さ
れ、このクランク軸４５の後方には伝動軸４６がクラン
グ軸４５と同軸に前後方向に配されている。そして、ク
ランク軸４５の後端部にはドラム４７がナット４８によ
って結着されており、該ドラム４７には遠心クラッチ４
９のシュー５０が取り付けられている。

【００２５】一方、前記伝動軸４６の前端部には連結軸
５１が結着がされており、該連結軸５１と前記ドラム４
７との間にはワンウェイクラッチ５２が介設されてい
る。尚、ワンウェイクラッチ５２は伝動軸４６からクラ
ンク軸４５側への回転伝達のみを許容するするものであ
って、エンジン１８の始動時に乗員の踏力によるペダル
軸１１の回転を伝動軸を経てクランク軸４５に伝達して
エンジン１８を始動させるためのものである。

【００２６】又、上記伝動軸４６の前端部にはスリーブ
５３が回転可能に嵌装されており、該スリーブ５３の前
端外周には前記遠心クラッチ４９のドラム５４が結着さ
れ、同スリーブ５３の後端部外周にはサンギヤ５５が一
体に形成されている。そして、サンギヤ５５には複数の
遊星ギヤ５６が噛合しており、各遊星ギヤ５６は伝動ケ
ース２４に固定されたリングギヤ５７に噛合している。

【００２７】而して、上記サンギヤ５５と遊星ギヤ５６
及びリングギヤ５７は遊星減速ギヤ機構５８を構成して
おり、遊星ギヤ５６を支持するキャリア５９は前記伝動
軸４６上に回転自在に支承されており、該キャリア５９
と伝動軸４５との間にはワンウェイクラッチ６０が介設
されている。尚、ワンウェイクラッチ６０はキャリア５
９から伝動軸４６への回転伝達のみを許容するものであ
る。

【００２８】一方、前記合力ユニット１７は補助動力ユ
ニット１６の後方に配され、そのケーシング３４の前端
部は弾性リング６１を介して補助動力ユニット１６の伝
動ケース２４の後端部に連結され、その内部には伝動軸
４６と同軸の入力軸６２が回転自在に支持されており、
この入力軸６２と伝動軸４６とはカップリング６３によ
って連結されている。尚、カップリング６３は、後述の
ドグクラッチ６７の一部を構成するクラッチ部材６４と
入力軸６２の前端に結着されたカップリング部材６５と
を弾性部材６６で連結して構成されており、クラッチ部
材６４は伝動軸４６に自由回転可能に支承されている。

【００２９】ところで、伝動軸４６の後部上にはドグク
ラッチ６７が配されており、このドグクラッチ６７は前
記クラッチ部材６４と伝動軸４６上に軸方向に摺動自在
にスプライン嵌合されたスライダ６８で構成されてお
り、これはレバー６９を回動操作してスライダ６８を伝
動軸４６上で摺動させてクラッチ部材６４に対して係脱
させることによってＯＮ／ＯＦＦされる。

【００３０】ここで、合力ユニット１７の内部構成を図
３に基づいて説明する。

【００３１】合力ユニット１７のケーシング３４内には
中空状の前記合力軸１９と踏力伝達軸７０とが同軸的に
回転自在に支承されており、踏力伝達軸７０のケーシン
グ３４外に延出する一端には小径のスプロケット７１が
結着されており、このスプロケット７１と前記ペダル軸
１１に結着された大径のスプロケット７２には無端状の
チェーン７３が巻装されている。

【００３２】又、踏力伝達軸７０上にはスリーブ７４が
自由回転可能に支承されており、このスリーブ７４の外
端部外周には後述の出力制御手段を構成するアクチュエ
ータ７５が結着され、同スリーブ７４の内端部外周には
サンギヤ７６が一体に形成されている。そして、サンギ
ヤ７６には複数の遊星ギヤ７７が噛合しており、これら
の遊星ギヤ７７を支持するキャリア７８は踏力伝達軸７
０の内端部外周に結着されている。

【００３３】他方、合力軸１９のケーシング３４外に延
出する端部には前記スプロケット３９が結着されてお
り、このスプロケット３９と図１に示す後輪２０と一体
に回転する前記ホイールスプロケット３８には前述のよ
うにチェーン４０が巻装されている。

【００３４】又、上記合力軸１９のケーシング３４内に
臨む部分には大径のベベルギヤ７９とリングギヤ８０が
一体に形成されており、ベベルギヤ７９には図２に示す
前記入力軸６２の後端部に一体に形成された小径のベベ
ルギヤ８１が噛合している。

【００３５】而して、上記リングギヤ８０には前記遊星
ギヤ７７が噛合しており、これらのリングギヤ８０と遊
星ギヤ７７及び前記サンギヤ７６によって遊星増速ギヤ
機構８２が構成されている。

【００３６】ところで、出力制御手段は図２に示すよう
に構成されている。

【００３７】即ち、前記遊星増速ギヤ機構８２の一部を
構成するサンギヤ７６が一体に形成されたスリーブ７４
には前記アクチュエータ７５が結着されており、このア
クチュエータ７５には２つのレバー部７５ａ，７５ｂが
突設されており、一方のレバー部８５ａにはスロットル
ワイヤー８３の一端が接続されている。尚、スロットル
ワイヤー８３の他端は前記キャブレタ２９（図１参照）
の不図示のスロットル弁の開閉機構に接続されている。

【００３８】又、アクチュエータ７５の他方のレバー部
７５ｂの端部にはローラ８４が回転可能に軸支されてお
り、このローラ８４の上下にはスプリング８５によって
下方に付勢されたスプリングシート８６と油圧ダンパー
８７のピストンロッド８７ａが当接している。

【００３９】次に、本実施の形態に係る補助動力自転車
１の作用について説明する。

【００４０】補助動力ユニット１６のエンジン１８が駆
動され、そのクランク軸４５の回転速度が所定値以上に
達するとクランク軸４５と一体に回転する遠心クラッチ
４９のシュー５０が遠心力によって拡開してドラム５４
に密着するため、遠心クラッチ４９がＯＮされてクラン
ク軸４５の回転がスリーブ５３を経て遊星減速ギヤ機構
５８に伝達される。遊星減速ギヤ機構５８においては、
リングギヤ５７が固定されているため、スリーブ５３に
一体に形成されたサンギヤ５５が回転すると遊星ギヤ５
６が自転しながらサンギヤ５５の周りを公転し、遊星ギ
ヤ５６を支持するキャリア５９が減速されて伝動軸４６
上を回転し、このキャリア５９の回転はワンウェイクラ
ッチ６０を経て伝動軸４６に伝達される。

【００４１】ここで、ドグクラッチ６７はＯＮされてい
るため、伝動軸４６の回転はカップリング６３を介して
合力ユニット１７の入力軸６２に伝達され、入力軸６２
の回転はベベルギヤ８１，７９を経てその方向が直角に
変えられると同時に減速されて合力軸１９に伝達され
る。尚、ドグクラッチ６７は、エンジン１８を停止して
補助動力自転車１を乗員の踏力のみで走行する場合にレ
バー６９の操作によってＯＦＦされる。

【００４２】他方、乗員がペダル１３を交互に漕いでペ
ダル軸１１を回転駆動すれば、ペダル軸１１の回転はス
プロケット７２、チェーン７３及びスプロケット７１に
よって増速されて合力ユニット１７の踏力伝達軸７０に
伝達され、遊星増速ギヤ機構８２によって更に増速され
て合力軸１９に伝達される。即ち、踏力伝達軸７０が回
転すると、これに結着されたキャリア７８が一体に回転
し、このキャリア７８に支持された遊星ギヤ７７がサン
ギヤ７６の周りを自転しながら公転する。ここで、サン
ギヤ７６はアクチュエータ７５のレバー部７５ｂが出力
制御手段のスプリング８５によってその回転が規制され
ているため、遊星ギヤ７７の回転によってリングギヤ７
９（合力軸１９）が増速されて回転駆動され、以上の経
路を経てペダル軸１１の回転が合力軸１９に伝達され
る。

【００４３】以上の結果、ペダル軸１１に入力される乗
員の踏力と補助動力ユニット１６のエンジン１８におい
て発生した補助動力は合力軸１９において合力され、合
力軸１９の回転はスプロケット３９、チェーン４０及び
ホイールスプロケット３８を経て後輪２０に伝達され、
後輪２０が乗員の踏力と補助動力によって回転駆動され
て補助動力自転車１が走行せしめられる。このように、
補助動力自転車１は駆動力の一部が補助動力によって負
担されるため、乗員の肉体的負担が軽減される。

【００４４】ところで、遊星増速ギヤ機構８２を構成す
るサンギヤ７６が受けるトルク反力はペダル軸１１に入
力される乗員の踏力に比例するため、踏力が増大するに
従って出力制御手段を構成するアクチュエータ７５が図
２の反時計方向に回動してスロットルワイヤー８３を引
く。すると、キャブレタ２９のスロットル弁が開いてエ
ンジン１８の出力が増大するため、乗員の踏力の大きさ
に応じた補助動力が得られる。

【００４５】そして、乗員の踏力が減少するとアクチュ
エータ７５が元の状態に戻ってスロットル弁が絞られる
ためにエンジン１８の出力（補助動力）が低下するが、
アクチュエータ７５が直ちに元の状態に戻ると補助動力
が急激に低下して走行がギクシャクして安定感が得られ
ないため、アクチュエータ７５の戻り速度は油圧ダンパ
ー８７によって緩慢に低下せしめられる。

【００４６】而して、本実施の形態に係る補助動力自転
車１においては、前述のように合力軸１９をペダル軸１
１よりも下方に配置するとともに、補助動力ユニット１
６を合力軸１９の前方においてダウンチューブ８に支持
せしめたため、ダウンチューブ８の位置が下がって乗員
の足通し空間が広く取れ、補助動力ユニット１６が乗員
の乗降の邪魔になることがなく、補助動力自転車１はそ
の乗降性が改善されて幅広いユーザー層の使用に供せら
れることとなる。

【００４７】又、相対的に高重量である補助動力ユニッ
ト１６が車体の下部に配されるため、補助動力自転車１
の低重心化が実現してその走行安定性が高められる。

【００４８】更に、ペダル軸１１の回転は２段増速され
て合力軸１９に伝達されるため、補助動力ユニット１６
からの回転を大きく減速させることなく合力軸１９上で
適度な減速比でペダル軸１１からの回転と融合させるこ
とができ、この結果、高い動力伝達効率を得ることがで
きる。

【００４９】尚、以上の実施の形態では補助動力として
エンジン出力を用いた補助動力自転車について説明した
が、本発明は補助動力としては電動モータの出力を用い
る補助動力自転車及び自走式の自転車も適用対象に含む
ことは勿論である。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、ペダル軸よりも下方に配された合
力軸の前方において補助動力ユニットが車体フレームに
支持されるため、ウンチューブの位置が下がって乗員の
足通し空間が広く取れ、補助動力ユニットが乗員の乗降
の邪魔になることがなく、補助動力自転車はその乗降性
が改善されて幅広いユーザー層の使用に供せられるとい
う効果が得られる。又、相対的に高重量である補助動力
ユニットが車体の下部に配されるため、補助動力自転車
の低重心化が実現してその走行安定性が高められるとい
う効果も得られる。

【００５１】請求項２記載の発明によれば、ペダル軸の
回転は増速機構によって増速されて合力軸に伝達される
ため、補助動力ユニットからの回転を大きく減速させる
ことなく合力軸上で適度な減速比でペダル軸からの回転
と融合させることができ、この結果、高い動力伝達効率
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る補助動力自転車の側面図である。

【図２】本発明に係る補助動力自転車の駆動伝達系の構
成を示す断面図である。

【図３】本発明に係る補助動力自転車の合力ユニットの
平断面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 補助動力自転車 ８ ダウンチューブ（車体フレーム） １１ ペダル軸 １６ 補助動力ユニット １９ 合力軸 ２０ 後輪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペダル軸に入力される踏力と補助動力ユ
   ニットで発生する補助動力とを合力軸で合力して後輪に
   伝達することによって走行する補助動力自転車におい
   て、 前記合力軸を前記ペダル軸よりも下方に配置するととも
   に、前記補助動力ユニットを合力軸の前方において車体
   フレームに支持せしめたことを特徴とする補助動力自転
   車。
2. 【請求項２】 前記ペダル軸の回転を前記合力軸に伝達
   する伝達経路の途中に増速機構を介設したことを特徴と
   する請求項１記載の補助動力自転車。