JP4090540B2

JP4090540B2 - 電動補助自転車のバッテリ取付構造

Info

Publication number: JP4090540B2
Application number: JP27990697A
Authority: JP
Inventors: 康武村田; 俊吉榊原
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH1199975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ペダル踏力に応じた補助駆動力を電動モータから車輪に供給するようにした電動補助自転車、特に、その電動モータに電力を供給するバッテリの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、バッテリを電源とする電動補助自転車では、車体に装着された電動モータを含む駆動部、又は車輪軸上に装着された駆動部へ電力を供給するためには、バッテリと駆動部間に電気的接触部が必要になる。
【０００３】
この構造として、車体側，バッテリ側端子部が、各々車体とバッテリとに固定され、バッテリを車体に装着すると、両端子が接触されるようにしたもの（フレーム固定端子式）と、バッテリ側には端子が固定されているが、車体側はケーブルに設けられ、バッテリを車体に装着した後、ケーブルに設けられた端子をバッテリ側の端子に接触させるようにしたもの（配線式）がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、フレーム固定端子式、配線式のいずれもバッテリ装着時、バッテリ固定用の部品を必要とし、構造が複雑となると共に、高価なものとなる。
【０００５】
そこで、この発明は、バッテリ固定用の部品を別途必要とせずに、バッテリを車体フレームに装着できる電動補助自転車を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題に着目し、請求項１に記載された発明は、ダウンチューブとシートチューブとがＶ字状に配設され、該Ｖ字状の谷部の下部にパワーユニット側雄端子が配設され、前記Ｖ字状の谷部に前辺部が前記ダウンチューブと略等しい傾きを有すると共に後辺部が前記シートチューブと略等しい傾きを有するバッテリが着脱自在に配置され、前記バッテリの下面にバッテリ側雌端子が配設され、更に、前記ダウンチューブと前記バッテリの前辺部との間に前側係止手段が設けられると共に、前記シートチューブと前記バッテリの後辺部との間に後側係止手段が設けられ、前記ダウンチューブと前記シートチューブとの間の谷部に前記バッテリを装着位置よりも高く位置させて下降させると、前記バッテリ側雌端子と前記パワーユニット側雄端子とが接続し、且つ、前記前側係止手段により前記ダウンチューブに前記バッテリの前辺部が係止されると共に、前記後側係止手段により前記シートチューブに前記バッテリの後辺部が係止されて前記バッテリが前記ダウンチューブと前記シートチューブに装着され、前記バッテリを上方に持ち上げると、前記バッテリ側雌端子が前記パワーユニット側雄端子から外れ、且つ、前記前側係止手段及び前記後側係止手段による係止状態が解除され、前記バッテリが前記ダウンチューブと前記シートチューブから外れるように構成された電動補助自転車のバッテリ取付構造としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記バッテリを装着するときに、前記バッテリのバッテリ側雌端子に前記パワーユニット側雄端子が挿入されるように案内するガイド手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載の構成に加え、前記ガイド手段は、前記シートチューブと、前記バッテリの後辺部に形成され、前記シートチューブが嵌合される嵌合凹部とで構成され、該ガイド手段は、前記後側係止手段を兼ねており、前記パワーユニット側雄端子と前記バッテリ側雌端子との挿入方向が前記シートチューブに平行となっていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図５は、この発明の実施の形態１を示す図である。
【００１１】
まず構成について説明すると、図中符号１は側面視において略平行四辺形を呈する車体フレームで、この車体フレーム１の車両前方に位置するヘッドパイプ２内には、図示省略のハンドルステムが回動自在に挿通されている。そして、このハンドルステムの上端部にはハンドルが設けられ、下端部側には、外形を示す前輪３が回転自在に軸支されたフロントフォークが設けられている。
【００１２】
また、そのヘッドパイプ２からは、トップチューブ４が車体後方に向かって略水平に延長されると共に、ダウンチューブ５が車体後方に向かって斜め下方に延長されている。そして、このダウンチューブ５の下端部からは、連結部６を介してシートチューブ７が車体後方に向かって斜め上方に立設されている。このシートチューブ７の上端部には、前記トップチューブ４の後端部が接続されると共に、図示省略のシートポストを介してサドルが高さ調整可能に支持されている。そのダウンチューブ５とシートチューブ７とで略Ｖ字形状を呈し、更に、ダウンチューブ５，シートチューブ７及びトップチューブ４で三角形を形成している。
【００１３】
さらに、その連結部６からは、左右一対のチェーンステー９が車体後方に向かって延設されており、このチェーンステー９の後端部は、前記トップチューブ４の後端から車体後方に向かって斜めに下方に延長されたシートステー１０の下端部に連結されている。そして、このチェーンステー９とシートステー１０との連結部分には、後輪１１が後車軸によって回転自在に軸支されており、この後車軸には概略を示す小径のホイールスプロケット１２が連結されている。
【００１４】
一方、前記ダウンチューブ５とシートチューブ７の連結部６には、パワーユニット１４が懸架されている。
【００１５】
このパワーユニット１４は、乗員の踏力による人力駆動系と、２つの電動モータ１５，１６による補助動力系を併設して構成されている。
【００１６】
詳しくは、このパワーユニット１４は、ブラケット１７が前記連結部６にボルト止めされ、このブラケット１７にクランク軸１８や前記電動モータ１５，１６が支持されている。このクランク軸１８の両端部には、左右一対のクランク１９の基端部が固定され、これら両クランク１９の先端部に図示省略のペダルが軸支されている。そして、そのクランク軸１８は、詳細は省略するが遊星歯車機構を介して合力軸に連結されると共に、この合力軸に前記２つの電動モータ１５，１６の駆動力が伝達されるように構成されている。
【００１７】
また、前記ブラケット１７には、図２に示すように、ポテンショメータ２１及び車速センサ２２が配置され、これらが前記ダウンチューブ５の下側に配置されたコントロールユニット２３に接続されており、上記ポテンショメータ２１の検出値からペダルに加えられた踏力の大きさを求めると共に、車速センサ２２からの車速を読み込んで、内蔵する補助駆動力制御マップに基づいて補助駆動力を演算し、この補助駆動力に対応した電流をバッテリ２４から電動モータ１５，１６に給電するように構成されている。
【００１８】
そして、その合力軸に図１に概略を示すドライブスプロケット２０が固定され、このドライブスプロケット２０と前記ホイールスプロケット１２とがチェーン１３にて連結されている。
【００１９】
さらに、前記Ｖ字状を呈するダウンチューブ５とシートチューブ７との間の谷部には、バッテリ２４が着脱自在に取り付けられている。
【００２０】
具体的には、このバッテリ２４は、バッテリ本体２５が、トップチューブ４の下方で、Ｖ字状のダウンチューブ５とシートチューブ７との間に配設されるように略三角形状を呈し、このバッテリ本体２５内には、直列接続された多数のＮｉ−Ｃｄ単電池２６が収納されている。また、このバッテリ本体２５は、上部中央部に取っ手部２７が形成される一方、上部後端部側には、充電端子２８が内蔵されている。
【００２１】
さらに、このバッテリ本体２５の、前記ダウンチューブ５に対向する前辺部２５ａは、このダウンチューブ５と同じ傾斜角度で形成され、このダウンチューブ５から突設された係止突片５ａが挿入されて係止される係止孔２５ｂが形成されている。これら係止突片５ａと係止孔２５ｂとで、「前側係止手段」が構成されている。
【００２２】
さらにまた、このバッテリ本体２５の、前記シートチューブ７に対向する後辺部２５ｃは、このシートチューブ７と同じ傾斜角度で形成されると共に、このシートチューブ７のパイプ形状に適合した嵌合凹部２５ｄが後辺部２５ｃ上下全長に渡って形成され、この嵌合凹部２５ｄにシートチューブ７が嵌合されるようになっている（図５参照）。この嵌合凹部２５ｄで、「後側係止手段」が構成されている。
【００２３】
また、このバッテリ本体２５の下端部２５ｅは、この上側より厚み（左右方向の幅）が一段薄く形成され、この下端部２５ｅ内に、図２及び図４に示すような、バッテリ側雌端子２９が内蔵され、この雌端子２９に、前記パワーユニット１４側から突設されたパワーユニット側雄端子３１が挿入されて電気的に接続されるようになっている。このパワーユニット側雄端子３１側には、図３に示すように係止爪３２が形成され、この係止爪３２により、前記連結部６に取り付けられている。これら両端子２９，３１は、図３に示すように、自転車の左右方向に沿って複数対併設され、雄端子３１の挿入方向が鉛直方向に沿っている。
【００２４】
さらに、図１に示すように、前記パワーユニット１４，前記バッテリ本体２５の下端部２５ｅ，コントロールユニット２３，ダウンチューブ５等を覆うカバー３４が配設されている。このカバー３４は、前記バッテリ本体２５の前辺部２５ａに付き当てられると共に、前記バッテリ本体２５の段差部２５ｆに付き当てられて滑らかに連続するようになっている。
【００２５】
次に、バッテリ２４を車体フレーム１に装着する場合について説明する。
【００２６】
バッテリ２４の取っ手部２７を掴んで、このバッテリ２４を持ち上げた状態で、ダウンチューブ５とシートチューブ７との間、つまり、パワーユニット側雄端子３１の上側に、このバッテリ２４を位置させる。
【００２７】
この状態から、バッテリ２４を下降させて、このバッテリ２４のバッテリ側雌端子２９に、パワーユニット側雄端子３１を挿入して導通させると同時に、ダウンチューブ５の係止突片５ａをバッテリ２４の前辺部２５ａの係止孔２５ｂに挿入係止し、更に、シートチューブ７をバッテリ２４の嵌合凹部２５ｄに嵌合させる。これで、バッテリ２４は前後左右への位置規制が行われる。上方への規制は、バッテリ２４の自重により行われる。
【００２８】
このようにダウンチューブ５及びシートチューブ７を利用して、バッテリ２４を保持できるようにしているため、従来のように別途、バッテリー保持用のブラケット等を配設する必要がなく、部品点数を削減でき、原価低減を図ることができる。
【００２９】
しかも、バッテリ２４は、そのまま真っ直ぐ下降させるだけで、装着できるため、バッテリ２４装着作業性も良好である。
【００３０】
勿論、バッテリ２４充電等のため、外すときには、そのまま真っ直ぐ持ち上げることにより、簡単に外すことができる。
【００３１】
さらに、この自転車のようにトップチューブ４が設けられ、ダウンチューブ５及びシートチューブ７とで三角形を形成するものでは、この三角形の内側部分にバッテリ２４を配置しても、このバッテリ２４が乗り降り等の際に邪魔になることがない。
【００３２】
このようにバッテリ２４が搭載された状態で、乗員が左右のペダルを踏んでクランク軸１８を回転駆動させると、このクランク軸１８の回転は、遊星歯車機構により増速されて合力軸に伝達され、更に、ドライブスプロケット２０，チェーン１３及びホイールスプロケット１２を介して後輪１１に伝達される。
【００３３】
この際には、ポテンショメータ２１や車速センサ２２からの信号がコントロールユニット２３に入力されて踏力及び車速が検知されて、このコントロールユニット２３にて補助駆動力制御マップに基づいて補助駆動力が演算され、この補助駆動力に対応した電流がバッテリ２４から電動モータ１５，１６に給電される。これにより、電動モータ１５，１６が駆動し、この駆動力が合力軸に伝達されて補助されることとなる。
【００３４】
［発明の実施の形態２］
図６乃至図８には、この発明の実施の形態２を示す。
【００３５】
この実施の形態２は、バッテリ２４をシートチューブ７に案内させながら装着できるように、パワーユニット側雄端子３１が、シートチューブ７に平行に突設されていると共に、バッテリ側雌端子２９も、そのパワーユニット側雄端子３１が挿入できるようにシートチューブ７に平行に配設されている（図７参照）。
【００３６】
また、バッテリ本体２５の前辺部２５ａには、ダウンチューブ５のパイプ形状に適合した形状で、このダウンチューブ５が嵌合される嵌合凹部２５ｇが形成されている。この嵌合凹部２５ｇにより「前側係止手段」が構成されている（図８参照）。
【００３７】
このようなものにあっては、バッテリ２４を着脱する場合には、このバッテリ２４の後辺部２５ｃの嵌合凹部２５ｄにシートチューブ７を嵌合させた状態で、このシートチューブ７に案内させながら上下動させる。これにより、シートチューブ７に平行に配設されたパワーユニット側雄端子３１及びバッテリ側雌端子２９も装着又は離脱が確実に行われ、バッテリ２４の着脱作業性を向上させることができる。この嵌合凹部２５ｄは、「後側係止手段」と「ガイド手段」とを兼ねている。
【００３８】
しかも、バッテリ本体２５の前辺部２５ａに嵌合凹部２５ｇを形成することにより、実施の形態１のようにダウンチューブ５に係止突片５ａを形成する必要がなく、構造をより簡単にできる。
【００３９】
なお、バッテリ本体２５の前辺部２５ａに、図９の（ａ），（ｂ）に示すように、一対の挟持片２５ｈを突設して、ダウンチューブ５をくわえ込むようにさせることもできる。また、図１０の（ａ），（ｂ）に示すように、ダウンチューブ５に係止突部５ｂを形成し、バッテリ本体２５の前辺部２５ａにその係止突部５ｂが挿入係止される係止孔２５ｂを形成し、更に、この係止孔２５ｂまで前記係止突部５ｂを案内するテーパ面２５ｍを形成することもできる。
【００４０】
しかも、上記実施の形態１では、２つの電動モータ１５，１６が設けられているが、この実施の形態２では１つの電動モータ１５が設けられている。
【００４１】
また、この実施の形態２では、シートチューブ７をガイドとして利用しているが、これに限らず、前側のダウンチューブ５をガイドにすることもできる。
【００４２】
他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４３】
［発明の実施の形態３］
図１１乃至図１３には、この発明の実施の形態３を示す。
【００４４】
この実施の形態３は、ダウンチューブ５とシートチューブ７の下端部の連結部６側には、「ガイド手段」としてのダウンチューブ側ガイド部材３６と、シートチューブ側ガイド部材３７が配設されている。
【００４５】
そのダウンチューブ側ガイド部材３６は、連結部６上でダウンチューブ５の下端部に固定され、そのダウンチューブ５から斜め下方に滑らかに連続する傾斜面部３６ａが形成され、更に、この傾斜面部３６ａの下端から真下に延びる鉛直壁３６ｂが形成されている。また、シートチューブ側ガイド部材３７は、連結部６上でシートチューブ７の下端部に固定され、そのシートチューブ７から斜め下方に滑らかに連続する傾斜面部３７ａが形成され、更に、この傾斜面部３７ａの下端から真下に延びる鉛直壁３７ｂが形成されている。
【００４６】
一方、バッテリ本体２５の下端部２５ｅは、前記両ガイド部材３６，３７の鉛直壁３６ｂ，３７ｂの間に嵌合される形状に形成されている。また、この下端部２５ｅの前側には、ダウンチューブ側ガイド部材３６の傾斜面部３６ａに面接触する前側当接面部２５ｊが、又、下端部２５ｅの後側には、シートチューブ側ガイド部材３７の傾斜面部３７ａに面接触する後側当接面部２５ｋがそれぞれ形成されている。
【００４７】
このようなものにあっては、バッテリ２４を装着するときには、バッテリ２４を下降させると、下端部２５ｅが両ガイド部材３６，３７の傾斜面部３６ａ，３７ａによって、両鉛直壁３６ｂ，３７ｂの間に案内されて落ち込む。これにより、バッテリ側雌端子２９にパワーユニット側雄端子３１が挿入係止されて電気的に接続されると共に、各ガイド部材３６，３７の傾斜面部３６ａ，３７ａにバッテリ２４の両当接面部２５ｊ，２５ｋが当接して所定の位置に位置決めされる。
【００４８】
このようにしても、両ガイド部材３６，３７等により、バッテリ２４の装着作業性を向上させることができる。
【００４９】
他の構成及び作用は、上記実施の形態１，２と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、各請求項に記載された発明によれば、Ｖ字状を呈するダウンチューブとシートチューブとの間の谷部にバッテリが配置され、ダウンチューブとバッテリの前辺部との間に前側係止手段が設けられると共に、シートチューブとバッテリ後辺部との間に後側係止手段が設けられることにより、ダウンチューブ及びシートチューブを利用して、バッテリを保持できるようにしているため、従来のように別途、バッテリー保持用のブラケット等を配設する必要がなく、部品点数を削減でき、原価低減を図ることができる。
【００５１】
請求項２に記載された発明によれば、上記効果に加え、バッテリをダウンチューブとシートチューブとの間に装着するときに、バッテリのバッテリ側雌端子に、パワーユニット側雄端子が挿入されてバッテリが所定の位置に配置されるように案内するガイド手段を設けたため、バッテリの装着作業性を向上させることができる。
【００５２】
請求項３に記載された発明によれば、上記効果に加え、ガイド手段は、シートチューブと、バッテリの後辺部に形成されてシートチューブが嵌合される嵌合凹部とで構成され、このガイド手段は、後側係止手段を兼ねており、パワーユニット側雄端子とバッテリ側雌端子との挿入方向がシートチューブに平行となっているため、部品点数を増加させることなく、バッテリの装着時に案内して両端子を簡単に接続できると共に、装着後の位置規制も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電動補助自転車を示す概略図である。
【図２】同実施の形態１に係る電動補助自転車のカバーを外した状態の概略図である。
【図３】同実施の形態１に係るバッテリ側雌端子とパワーユニット側雄端子とを示す正面図である。
【図４】同実施の形態１に係るバッテリ側雌端子とパワーユニット側雄端子とを示す車両前後方向に沿う断面図である。
【図５】同実施の形態１に係る図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る図２に相当する図である。
【図７】同実施の形態２に係るバッテリ側雌端子、パワーユニット側雄端子及びシートチューブ等を示す側面図である。
【図８】同実施の形態２を示す図で、（ａ）はバッテリ等の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢーＢ線に沿う断面図である。
【図９】同実施の形態２の変形例を示す図で、（ａ）はバッテリ等の斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣーＣ線に沿う断面図である。
【図１０】同実施の形態２の変形例を示す図で、（ａ）はバッテリ等の斜視図、（ｂ）はバッテリの前辺部を前側から見た斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態３を示す要部側面図である。
【図１２】同実施の形態３を示す図１１のＤーＤ線に沿う断面図である。
【図１３】同実施の形態３を示す図１１のＥーＥ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
５ダウンチューブ
前側係止手段
5a 係止突片
5b 係止突部
25b 係止孔
６連結部
７シートチューブ（ガイド手段）
14 パワーユニット
24 バッテリ
25 バッテリ本体
25a 前辺部
25c 後辺部
25d 嵌合凹部（後側係止手段，ガイド手段）
25e 下端部
25g 嵌合凹部（前側係止手段）
25h 挟持片（前側係止手段）
29 バッテリ側雌端子
31 パワーユニット側雄端子
ガイド手段
36 ダウンチューブ側ガイド部材
37 シートチューブ側ガイド部材

Claims

ダウンチューブとシートチューブとがＶ字状に配設され、該Ｖ字状の谷部の下部にパワーユニット側雄端子が配設され、前記Ｖ字状の谷部に前辺部が前記ダウンチューブと略等しい傾きを有すると共に後辺部が前記シートチューブと略等しい傾きを有するバッテリが着脱自在に配置され、前記バッテリの下面にバッテリ側雌端子が配設され、更に、前記ダウンチューブと前記バッテリの前辺部との間に前側係止手段が設けられると共に、前記シートチューブと前記バッテリの後辺部との間に後側係止手段が設けられ、前記ダウンチューブと前記シートチューブとの間の谷部に前記バッテリを装着位置よりも高く位置させて下降させると、前記バッテリ側雌端子と前記パワーユニット側雄端子とが接続し、且つ、前記前側係止手段により前記ダウンチューブに前記バッテリの前辺部が係止されると共に、前記後側係止手段により前記シートチューブに前記バッテリの後辺部が係止されて前記バッテリが前記ダウンチューブと前記シートチューブに装着され、前記バッテリを上方に持ち上げると、前記バッテリ側雌端子が前記パワーユニット側雄端子から外れ、且つ、前記前側係止手段及び前記後側係止手段による係止状態が解除され、前記バッテリが前記ダウンチューブと前記シートチューブから外れるように構成されたことを特徴とする電動補助自転車のバッテリ取付構造。
前記バッテリを装着するときに、前記バッテリのバッテリ側雌端子に前記パワーユニット側雄端子が挿入されるように案内するガイド手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動補助自転車のバッテリ取付構造。
前記ガイド手段は、前記シートチューブと、前記バッテリの後辺部に形成され、前記シートチューブが嵌合される嵌合凹部とで構成され、該ガイド手段は、前記後側係止手段を兼ねており、前記パワーユニット側雄端子と前記バッテリ側雌端子との挿入方向が前記シートチューブに平行となっていることを特徴とする請求項２記載の電動補助自転車のバッテリ取付構造。