JP2007502232A - 任意搭載の動力アシスト付き自転車 - Google Patents

Abstract

自転車は、所望時に電動アシストおよび電源を自転車に用意する後部パニアを備える。好適な一実施態様においては、自転車の後輪には、パニアを据え付けたときに、モータパニアからの出力駆動軸または動力連結部を受け入れるための動力連結部が常設されている。駆動連結部は、ギア減速部を有してもよい。リアサスペンション自転車においては、パニアを支持するラックと後輪タイヤとの間の相対的な上下動を吸収するために、モータパニア内のモータ駆動ユニットは連接構造を有する。あるいは、自転車上のファイナルドライブユニットを連接することができるが、リアサスペンションの動きが複雑になりうるので、より難しい。両パニアは、機械的取り付けと電気接続との両方を行う迅速接続装置によって取り付けられる。パニアを取り外すと、自転車は動力補助のない通常の自転車として機能する。

Description

本発明は、全般的には自転車および電気アシスト付き自転車の分野に関する。

本願は、２００３年７月２１日提出の出願番号第６０／４８８，６５６号仮出願の利益を主張するものである。

自転車は現在、人力を走行距離に変換する点で最も効率的な人力輸送手段の１つである。現代の自転車は、平地での約１５ＭＰＨの定速走行に必要な動力は約１５０ワット（．２ＨＰ）、５ＭＰＨでの走行に必要な動力は３０ワット（．０４ＨＰ）である。この効率は、自転車の歴史を通して、ギア装置、重量減、人間工学／生体統計の変更、および機械的およびタイヤ摩擦の低減などの技術改良によって遅々としたものであるが向上してきている。

自転車は人力による二輪輸送の極めて効率的な形態であり、また電気アシスト付き自転車は人力のみによる自転車システムに固有のスタミナおよびパワーの限界に対応するための補助力付きの自転車である。

自転車は人力による極めて効率的な輸送形態に発展してきたが、一般的な輸送装置としての自転車の有用性の向上には、究極的には人力が依然として主な制約要因である。人力システムには、２つの主な短所がある。第１に、人間が一定期間（たとえば、１５分間）継続的に発生できる動力は、出力および時間は人によって大きく異なるものの、一般的に１００〜２００ワットに過ぎない。第２の短所は、人間が発生できる動力の量が限られていることであり、適者であっても瞬間的に発生できるエネルギーは約５００Ｗに過ぎない。

これらの性能上の限界の実際的な結果は、高速での自転車走行および／または上り勾配での走行に必要な動力を考えれば明らかになる。平地で２０、２５、および３０ＭＰＨの速度で走行するために必要な動力はそれぞれ２６０、４３０、および６７０ワットである。明らかに、２０ＭＰＨを超える定速走行は、適者以外には不可能である。同様に、人間の性能の同じ限界は勾配での走行に影響する。２、５、および１０パーセントの勾配で１５ＭＰＨでの定速走行に必要な動力はそれぞれ２７５、４７０、および７８０ワットである。５ＭＰＨの定速走行では、１０パーセントの上り勾配で２４０ワットを要し、２０パーセントの勾配で４５０ワットを要する。

したがって、現代の自転車の効率にも拘らず、自転車の有用性は人間である運転者のスタミナとパワーとによって大きく制限され、結果として通常は、速度および走行距離の点で、モータ付きの輸送形態とは競争にならない。このように制限されている自転車の有用性に対する１つの解決策は、何らかの動力補助を標準的な自転車に追加することであった。数多くの発明が、これを実現するための電気または他の方法による手段に焦点を当ててきた。このようなシステムは、人間と人工の動力の出力の組み合わせによって総合的な出力と範囲とが著しく増加するので、大幅な有用性を標準的な自転車に追加する。１／２馬力の連続出力を自転車に追加するだけで、性能に著しい効果が現れる。たとえば、５パーセントの勾配では、１／２馬力の増加によって、継続速度が５ＭＰＨからほぼ１８ＭＰＨに増加する。

ただし、自転車用の実用的な電気推進システムの設計が困難な課題であることは、現在利用可能なこのような電動車両の実在しないことから分かる。モータ補助付き自転車に関する発明は２０世紀初頭に遡り（たとえば、米国特許第１，１５８，３１１号、第２，０８０，９７２号、および第２，５８６，０８２号）、一般には、「摩擦駆動」（すなわち、パワーローラによって動力を自転車のタイヤに直接加える方式）による扱いにくいガソリンモータを追加したものであった。

また、より最近の発明には、電池、モータ制御装置、および電動モータなどの電気コンポーネントを従来の自転車に取り付ける発明がいくつか存在する（たとえば、米国特許第３，８４１，４２８号、第３，８７８，９１０号、第３，９０５，４４２号、第３，９１２，０３９号、第３，９２１，７４５号、第３，９６６，００７号、第４，５１６，６４７号、第５，３１６，１０１号、第５，４９１，３９０号、第５，７７８，９９８号、第５，８５７，５３７号、第５，８６７，２６７号、第５，９１０，７１４号、第６，０１１，３６６号、第６，５１６，９１１号、米国特許出願公開第２００２／００２７０２６号、日本国特許第０９１７５４７２号）。これらの発明の大部分は、自転車の一方の車輪に動力を提供するために、単純ではあるが、非効率的な摩擦駆動を使用する。また、これらの発明は一般に、推進システムの迅速な取り外しを支援していない。別の特許は摩擦による駆動機構を開示しているが、取り外しが簡単であると主張している（米国特許第３，８４１，４２８号）。この設計は運転者の脚に近い個所まで延在するレバーを使用しており、運転者が摩擦レベルの制御とモータ出力の制御の両方を行えるようになっている。

１つの発明は、モータおよび後輪を、後輪上方の電動モータから延在する駆動軸を介して、後車軸に取り付けられたファイナルベベルドライブに接続することによって、摩擦駆動の使用を回避している（米国特許第５，４８７，４４２号）。同様の開示は、後輪上方のモータから後輪へのチェーン駆動を使用する一実施態様を明記している（独国特許第ＤＥ３２１３０４３号）。さらに他の複数のシステムは、標準的な自転車のフレームを使用し、電池を前方トライアングル内のある箇所に配置し、露出したモータが後部ハブ、主駆動チェーン、またはクランクの何れかを駆動する（米国特許第３，９１５，２５０号、第４，０８５，８１４号、第４，１２２，９０７号、第４，８１７，０４２号、第５，４３３，２８４号）。

さらに他の関連発明は、電気推進部を標準外の自転車フレームに追加し、さらに／または重要な自転車コンポーネント群に標準外のものを使用する（米国特許第４，０３０，５６２号、第４，１６８，７５８号、第４，２８０，５８１号、第４，４１０，０６０号、第５，５４１，５００号、第５，４７４，１４８号、第５，８５３，０６２号、第６，１３１，６８３号、第６，１５５，３６９号、第Ｄ４７３、４９５号）、または電気推進システムを完全に補助的な方式で収容することを選んだ（たとえば、米国特許第６，２９０，０１４号）。２つの英国特許／出願も非摩擦駆動システムを開示している。第１のもの（英国特許第ＧＢ２２４９５２９号）は、小型の電動モータを使用して主クランクを駆動し、電池を自転車の後部左側に配置している。第２のもの（英国特許出願公開第ＧＢ２２６２４９０号）は、自転車のフレームのリアトライアングルに、後輪の最上部とほぼ同じ高さで取り付けられている電池およびモータモジュールを使用する。電池のみが容易に取り外せると記載されている。電池は極めて小型であり、電池の容量は非常に少ない。ユニット全体は「修理目的を除いては、本体に常設されている」。同様の装置（米国特許第６，２９０，０１４号）は、クランクに一体化されたモータを使用し、電池を後輪上のラックに配置している。このような装置は、自転車から容易かつ手軽に取り外せず、ユニットの重量が自転車上の高すぎる位置にあるために、フルサスペンション自転車には適合しない。

現在の発明の一般概念およびレイアウトを具現化した開示は以前に２つあり（米国特許第５，８１６，３５５号および第５，８４２，５３５号）、どちらも電気推進システムのコンポーネントを筐体に収容している。ただし、これらの発明はどちらも非効率的な摩擦駆動輪を自転車の後輪に接触させたものであり、重量が自転車のフレーム上の位置するために重心が比較的高くなり、リアサスペンション自転車での運転には対応できず、追加の収納場所も提供していない。さらに、どちらも動力補助が不要なときは、モータの抵抗を減らすために駆動輪を手動で係合解除する必要があって不便である。

本発明の目的は、既存の設計に固有の妥協点を克服するか、または大幅に減らす、改良された電気アシスト付き自転車システムの提供である。この発明は、現在存在する複数の発明の利点（たとえば、改良された動力および耐久性、人間とモータとが働く並列パワー）を具現化する一方で、複数の共通的な欠点を回避する。本発明における複数の改良点の１つとして、スタンドアロン自転車の完全性および効率を、そのあらゆる発展的改良点と共に、維持するシステムが挙げられる。たとえば、本発明の自転車は、効率化のための完全なギアセットと、従来の構造およびコンポーネント類を含み、軽量であり、通常の外観を有する。さらに本発明の目的として、他のスタンドアロン自転車および他の電気アシスト付き自転車に勝る明白な利点を提供する電気アシスト方法の提供が挙げられる。本発明は、モータを、「摩擦駆動」システムのようにタイヤにではなく、後輪に連結することによって可能になった高度で効率的な駆動システムの実施態様を提供する。「摩擦駆動」システムでは、固有の伝達の非効率性、湿気への不耐性、およびタイヤの選択制限およびタイヤの磨耗増に伴う問題がある。また、この発明は、乗り手のニーズに合ったエネルギー源を運ぶための十分な収納容量をサポートする。さらに、この発明は、サスペンション付き後輪の動きに適応すると共に、モータを自転車のサスペンション上の要素内に配置する一方で、モータ駆動システムの重量を低レベルに位置付けことによってサスペンション効率を維持する駆動システムを有する点が独自である。また、効率的な通常のスタンドアロン自転車から電気アシスト可能な車両に、システム全体を１分未満で工具を使わずに変換することも本発明の目的である。さらに、これらの重要なコンポーネントは、好ましい美的特質を維持し、脆弱な電気コンポーネントのための安全な筐体を設け、容易に運搬可能であり、従来の発明によってもたらされた有用性にさらなる有用性が電気アシスト付き自転車システムに加わるような方法でパッケージ化されている。

本発明は、スタンドアロン自転車自体および電気アシストシステムの両方における設計上の妥協点を極力減らすように設計された自転車／電気アシスト付き自転車システムである。これを実現するために、本発明は、非摩擦方式の車輪駆動による妥協のない人力自転車に簡単かつ迅速に取り付けられる最適化された電気アシストシステムを設ける。運転者は、パニア状筐体に収容されている電気アシストコンポーネント群を自転車に迅速に取り付けて強力かつ効率的な電気アシストを得ることも、通常の効率をすべて備えた自転車を人力のみのスタンドアロン自転車として使用することもできる。重要な点は、電気アシスト用のパニアを取り付けた場合でも、スタンドアロン自転車のドライブトレインおよび他の系統に影響はなく、追加重量（取り外したい場合は迅速な取り外しが可能）以外は非モータ付きの使用が完全に実現可能な点である。

本発明は、電気アシスト用の駆動コンポーネント群の自転車への取り付けおよび取り外しを簡単かつ迅速に行えるパニア様式の、好ましくは硬質のハウジングに収容する。パニア筐体に収容されない電気アシスト用コンポーネントは、モータスロットル、電気アシスト系の最少限のつまみ類および計器類、筐体内の電動モータへの目立たない連結部、および必要な配線類のみである。パニア状の各筐体は、特定の電気アシストコンポーネント群を収容する。左側の筐体には、電動モータ、モータ制御装置、およびモータ出力アセンブリを収容することが好ましい。右側のパニアには、電源（通常は再充電可能電池であるが、これだけに限定されるものではない）を収容することが好ましい。

左側の（モータ）パニアの設計には、電動駆動モータおよびモータ制御装置と、実施態様に応じて柔軟なギア減速チェーン駆動部または入れ子式の軸駆動と、実施態様に応じて後車軸、駆動アセンブリ、または車輪リムのリングギアとの接続用の機械的結合とを含むことが好ましい。これらの設計はそれぞれ、パニア内に固定された電動モータから、連接されたフルサスペンション自転車の後輪への効率的な動力伝達を可能にする利点を有する。これらのシステムは、サスペンションなしの自転車にも対応可能である。モータ制御装置をモータパニアに収容してもよい。この目的は、スロットルおよび／または他のモータ関連回路からの入力に応じたモータ電流の制御である。モータパニアは、ラッチ機構によって後部ユーティリティラックに取り付けられる。このラッチ機構によって、パニアがラックに固定され、モータ出力駆動機構がその対応する自転車側の駆動システム連結部に固定される。パニアを自転車に固定すると、パニアと自転車との間の電気接続も完了する。パニア筐体の全容積の約１／３または１／２をモータおよびモータ制御装置が占め、筐体内の残りの空間を便利な収納域として残しておくことが好ましい。

電動モータからの動力を自転車の後輪に伝達する方法は多数あるが、そのうちの５つの可能な実施態様をここに提示する。これらの実施態様はすべて、環境条件に拘わらず伝達効率要件を満たし（効率が９４％未満のものはない）、リアサスペンション式自転車の車輪を駆動できる「サスペンション上の」モータおよび駆動ユニットを（パニア状筐体内に）有し、極めて迅速な取り付けおよび取り外しのための設備を有し、さらに好ましくは追加の収納容量を提供する。

これらの実施態様はどれも、非摩擦方式の車輪駆動を伴う。すなわち、車輪は、従来技術の多くのようにタイヤまたはリムに接触する回転部材の摩擦係合によって駆動されるのではない。「非摩擦」とは、回転する各駆動コンポーネントに摩擦が一切ないことを意味するものではない。

本発明の第１の実施態様においては、ギア減速チェーン駆動機構（本願明細書での呼称はモータ駆動ユニット）とパニア内のモータとによって、後輪のハブを直接駆動することが好ましい。モータからの動力を後車軸に伝達する唯一の手段ではないが、この実施態様におけるモータ駆動ユニットは、１つの車軸を中心の接続個所で共有することによって接続された２つのチェーンまたはベルト駆動部を備える。この動力伝達機構は、一部のフルサスペンションバイクのニ軸リアサスペンション動作のために十分な動きの自由を提供し、また必要なギア減速を２つの別個のギアまたはスプロケットセットによって可能にする。この装置は、その３つの車軸の何れにおいてもオーバランクラッチ／フリーホイールを円滑化する。この特定の実施態様においては、取り外し可能な動力連結部（本願明細書での呼称は「動力連結部」）は、自転車の後車軸上に直接配置される。この方法を用いた好適な実施態様においては、動力連結部は、駆動ユニットまたは自転車側の駆動システムに軸方向に装着される単一の嵌合軸のように単純なものでもよく、「受け側」のコンポーネントをその対応する連結個所に設けてもよい。嵌合軸は、回転による動力伝達を可能にする形状構成、たとえば複数の長穴、１つまたは複数の平坦な側面、あるいはスプラインまたは六角の形状構成などを有し、一方、受け側の機構は、嵌合軸の外側の長穴、スプライン、その他と嵌合するスプラインなどの形状構成をその内径に設けた嵌合管を有する。さらに嵌合軸は、伝達用の嵌合機構の部分との連携によって、未故意の分離を防止するための抜け止め用の形状構成も有する（たとえばスプリングボールおよび戻り止め）。第１の実施態様の伝達効率は約９８％である。

本発明の第２の実施態様は、第１の実施態様と基本的に同じパニアに封入された駆動ユニットおよびモータを使用するが、動力の伝達は、後輪リムに取り付けた（または一体化した）、非摩擦方式の車輪駆動部材として機能する大きな「リング」ギアに把持される保持機構を介して行う。この保持機構は、パニア側の駆動ギアとリム側のホイールギアとの間の適正な位置合わせを保証すると共に、駆動力または外力に抵抗することによって使用中のこれらのギアの分離を防ぐ。取り付けは、次の手順で行う。保持機構をリングギア上の位置に押し込むと、従動体（バネの力によって従動体はリングギアの外径に接触している）が外れ、保持機構が延びて溝または山が検出されると、ローラがリングギアを保持する形状構成に嵌まる。この実施態様の伝達効率は約９６％である。

本発明の第３および第４の実施態様は、第１の実施態様と基本的に同じパニアに封入された駆動ユニット、モータ、および動力連結部を使用する。ただし、これらの実施態様においては、後車軸への動力伝達は、密閉されたストレートカットのギアツーギア駆動機構（実施態様３）、またはチェーンで接続された、封入されたギアセット（実施態様４）を介して行い、ファイナルドライブユニットを自転車側に含む。これらの実施態様においては、自転車側の動力伝達機構は、接続スプライン（動力連結部）をリアトライアングルに対して一定位置に保つために、自転車のリアトライアングルに取り付けられたブラケットを使用する。これら２つの実施態様の伝達効率は、それぞれ約９５％および約９６％である。

第５の実施態様は、パニア内でピボット装着され、入れ子式駆動軸に接続されたモータを使用する。この実施態様においては、動力連結部は、動力連結部受け機構を内蔵した密閉型ベベル式ファイナルドライブユニットに着座する。この密閉型ファイナルドライブは、サスペンションの屈伸動作中に入れ子式軸の向きを補償するために後車軸の周囲を限られた角度だけ回転する。パニアが取り付けられていないときは、バネ装置によって正しい位置に保持されることが好ましい。第５実施態様の伝達効率は約９４％である。

右側のパニア状筐体（エネルギーまたは電源パニア）は、エネルギー源を収容する。このエネルギー源は、通常は再充電可能電池であるが、燃料電池または小型発電機など、他の技術を除外するものではない。再充電可能電池を用いたエネルギーパニアでは、再充電可能電池の再充電または交換のために再充電可能電池を電源パニアから簡単に取り外せるように再充電可能電池を設計する。また、再充電可能電池は、運転者のニーズに応じてさまざまなサイズの電池と交換できる。モータパニアと同様に、筐体内の空間の約２／３（または該空間の少なくとも１／２）を収納用に使用できることが好ましい（電池のサイズによる）。電池充電器からの電源コードのソケットをエネルギーパニアにさらに設けてもよい。

電気アシストコンポーネント群およびパニアの残りの空間に収納された個人用品を保護するために、両パニアは頑丈な構造であることが好ましい。本願明細書で使用するパニアという用語は、十分に堅牢な筐体を意味する。あるいは、頑丈なフレーム付きの筐体であって、柔軟材料で覆われていてもそのフレームによって支持され筐体を意味する。各パニアは、取り付けおよび取り外し中のパニアの操作を容易にするために、また自転車に取り付けられていないときのパニアの持ち運びを容易にするために、取っ手をその上部に有する。各パニアは、収納空間への容易なアクセス、およびエネルギーパニアの場合は再充電可能電池パックの容易な取り外し、が可能な施錠可能な蓋をさらに有することが好ましい。重要な点は、着脱操作に電気接続作業が加わらないように（加わったとしても最小限になるように）、モータパニアおよび電池パニアの両方の装着システムに電気接続を組み込むことが好ましい。

両パニアは、自転車に取り付けられた専用の後部ユーティリティラックに容易に取り付けられる。パニアを自転車に取り付けるには、最初にパニアの下部を外側に少し回転させた状態でパニアの上部を取り付ける。次にパニアの上部をユーティリティラックに着座させてから、パニアの下部を内側に押し付けて、自己ラッチ式オス／メス六角またはスプライン接続部をその相手方に着座させる（電池パニアの場合はこのようなスプライン接続部は不要）。次に、パニアをパニアの前方装着箇所にあるラッチによって定位置にロックする。このラッチ機構によって、パニアはユーティリティラックに確実に固定されると共に、追加の力が動力連結部に加わるので確実な常時接続が保証される。片持ち式ユーティリティラックは、自転車のフレームに一体化されており、パニアが取り付けられているかいないかに拘わらず、機能的にも外観的にも一般的な後部ユーティリティラックとして機能する。ユーティリティラックは、モータパニアとエネルギーパニアの接続に必要な配線を収容すると共に、各パニアへのスロットルおよび制御用の配線を通す。

重要な点は、パニアを装着する片持ち式ユーティリティラックを自転車のサスペンションコンポーネントに取り付ける点である（フルサスペンション自転車を想定）。本発明のこのコンポーネントは、電動モータと自転車の後車輪とを接続する好適な各実施態様と共に、モータ、電池、および他の電気コンポーネント類を自転車の懸架されている部分に設置する設計を可能にする（フルサスペンション自転車での使用時）。この利点は２つある。第１に、電気駆動コンポーネント群が道路の異常から受ける衝撃が大幅に減るので、これらのコンポーネント群の信頼性および寿命が向上する。第２に、この設計による後輪のバネ下（懸架されていない）重量の増加は最小限であるので、リアサスペンションの効率に対する悪影響が皆無であるか、またはほとんどない。

自転車自体は標準的なフルサスペンション自転車またはリアサスペンションなしの自転車であり、変更箇所は、専用のユーティリティラック、後部ハブアセンブリおよび／またはモータ出力軸の動力連結部（実施態様による）、スロットル、および最少限の電気系統のつまみ（たとえばオン／オフ）および計器類（たとえば充電残量）だけである。パニアを取り付けていないときの自転車は、外観的には全く、基本的に完全な従来型自転車である。

記載の各実施態様は、パニアおよびモータを自転車の後輪上に設けるが、本発明は、ラックを前輪上に設け、このラックにパニアを固定した前輪駆動も含む。

したがって、本発明の目的には、従来使用されていた信頼性のあるモータ駆動式自転車に駆動および電源コンポーネント類の取り付けおよび取り外しがが迅速かつ簡単に行え、通常の自転車としての使用が所望される場合は、それも可能な自転車を提供することも含まれる。本発明のこれらの目的および他の目的、利点、および特徴は、好適な一実施形態の以下の説明を添付図面と共に考えることによって明らかになるであろう。

図１は、リアサスペンション２とその他の標準コンポーネント群３、つまり、ペダル、スプロケット、チェーンなどとを備えた代表的なスタンドアロン自転車１を示す。本発明はまた、電気アシストシステムを取り付けたときに電気アシストシステムの作動に必要ないくつかの非標準コンポーネント群、たとえば、スロットルおよび電気系統のスイッチクラスタ４、および電気コンポーネント筐体の装着台および電気母線として機能する後部ユーティリティラック５も含む。図１は、上部取り付け個所６と、ラッチ機構を備えた前方取り付け個所／電気接続部の組み合わせ７とを有するユーティリティラック５の必須要素も示す。さらに、片持ち式ユーティリティラック５（ひいては取り付けられている電気アシスト筐体）が懸架された「バネ上」重量であり、一方、後輪およびスイングアームが自転車の「バネ下」重量と考えられるという事実も明らかである。したがって、リアサスペンションがその機能を果たすとき、後輪はユーティリティラック（およびパニア状筐体（取り付けられている場合）に対して相対的に上下に動く。この相対的な動きは数インチになりうる。

図２は、同じスタンドアロン自転車１を示すが、パニア状の電気アシスト筐体（本願明細書での呼称は「パニア」）、具体的にはエネルギー源パニア８とモータパニア９、が自転車に取り付けられているので、電気アシストシステムが完成している。パニア９上には、取り外し可能な蓋１０と、パニアを持ち上げるための取っ手１１と、パニアを自転車に固定するための前方取り付け個所／ラッチ機構／電気接続部１２とが見える。

図３は、自転車１と、ユーティリティラック５に取り付けられた電池／モータ収容パニア８および９とを完備した本発明の側面図を示す。また、パニア内に設置されているモータおよび駆動ユニットの代表的な位置９ａが示されている。言うまでもないが、パニア９内のコンポーネント群のこの配置は単に説明のためであり、自転車の車輪を駆動し、パニアの上部に適切な収納空間を設けるという目的を満たすために好都合な方法であれば、任意の方法でコンポーネントをパニア内に配置することができる。これは、エネルギーパニア８内の項目の配置についても同じである。

図３ａは、ユーティリティラック５の拡大斜視図であり、パニアが上部個所５ａに取り付けられているが、前方の電気接続／取り付け個所１２にはまだ接続されていない状態を示す。この図には、正および負の電気コネクタ１２ａが見えるが、これらのコネクタは、ユーティリティラック８にラッチされたパニアを確実に位置付けておく強固な固定装置としても機能する。ラッチ自体も図示されている。このラッチの操作は、レバー１２ｂを介して行う。ラッチ機構の固定「アーム」１２ｃをユーティリティラックの前方取り付け個所１２ｄの内側にある対応する溝に嵌め、操作者から遠ざかる方向にレバー１２ｂを押し下げるとラッチが掛かる。レバー１２ｂを操作者側に引くと、固定アーム１２ｃがユーティリティラックの前方取り付け個所１２ｄの背後から外れて、ラッチが外れる。

図４は、モータパニア９の内側であり、駆動ユニット（たとえば実施形態１、３、および４）の代表的な動力連結部１３がパニアケースから突出している。サスペンションの屈伸動作に応じてその中を駆動ユニットの一部が移動するパニア９の長穴１４も見える。この長穴は、より複雑な動きをする一部のリアサスペンションの動きも許容する幅を有する。パニアおよび前方の電気接続／取り付け個所１２の上部にあって、ユーティリティラック５に接続される代表的な係止「フック」１５も見える。動力連結という用語は、モータ駆動ユニットから自転車への駆動接続を指す。この場合、動力連結部はモータ駆動ユニットから突出した軸を含む。あるいは、スプライン付きのメス型回転コンポーネント１３を動力連結部の一部とし、そこに軸を挿入して接続を行うようにしてもよい（このような軸をモータ駆動ユニットまたは自転車のどちらかに常設しておく必要はない）。自転車は、パニアを自転車に取り付けたときに、パニアの動力連結部に嵌合する動力連結部を有する。

図５は、パニア内にあるモータ駆動ユニット１６およびモータ１７（模式的に円で図示）によって後輪のハブを直接駆動する、本発明の第１の実施形態を示す。垂直構造の接続部９ｂは、パニア９によってモータ１７が後部ユーティリティラック５ａに取り付けられていることを単に表している。この図は、モータとモータ駆動ユニットとをパニアに封入し、モータをパニアに確実に装着し、サスペンションによる駆動ユニット１６の屈伸動作を許容する間隙を設けた状態を単に説明するためのものである。動力をモータから後車軸に伝達するための唯一の手段ではないが、この実施形態のモータ駆動ユニット１６は、２つのチェーンまたはベルト１６ａ、１６ｂを含み、これらのチェーンまたはベルト１６ａ、１６ｂは中心の接続個所１６ｃで１つの車軸を共有するが、駆動ユニットの各延長アーム１６ｅ、１６ｆの終端でそれぞれ別の歯またはスプロケット（自転車のハブに隣接して見える１６ｄ）に接続される。この動力伝達機構は、２軸リアサスペンション動作にも十分な動きの自由を提供し、また必要なギア減速のために２つの別個のギアセットを許容する。この装置は、その３つの車軸の何れにおいてもオーバランクラッチ／フリーホイールを容易にする。

この装置はチェーンまたはベルトを使用し、また主にパニア内に封入されて悪天候から保護されるので、機械的に効率的で、静かであり、極めて耐久性がある。動力連結部は、車輪の回転軸、すなわち後車軸１８（破線で図示）、に直接据えられ、自転車の動力連結部として機能する、左側のフレームの「ドロップアウト」（この図には不図示）から突出している車軸を介して後輪ハブを駆動する。

この動力連結部を用いた好適な実施形態においては、この機構を単一の嵌合軸のように単純にしうる。この場合、嵌合軸をパニアから延在する駆動ユニット１６、または自転車側の駆動システムに軸方向に装着し、対応する接続個所に「受け側」コンポーネントを設ける。嵌合軸は、モータ駆動ユニットまたは自転車側の駆動システムに常設しても、両者に常設しなくてもよいものであり、連続回転による動力の伝達を可能にする形状構成、たとえば複数の溝、１つまたは複数の平坦な側面、または六角またはスプライン形状などを有する。一方、受け側の機構は嵌合ソケットを備え、このソケットの内径に嵌合軸の外側の溝、スプライン、その他に嵌合するスプラインまたは他の形状構成を設ける。嵌合軸および対応する嵌合ソケットは、未故意の分離を防止する抜け止め用の形状構成を備えることが重要である。このシステムを用いる好適な実施形態では、嵌合軸の基部に最も近い終端近くで嵌合軸の周囲に環状溝が設けられている。対応する嵌合管には、嵌合管またはソケットが嵌合軸上を摺動したときに抜け止め溝に嵌まる「ボールによる戻り止め」システム（具体的には、バネによって半径方向内側に偏寄されているボール）が組み込まれている。この抜け止め用の形状構成を実現するための別の方法は、嵌合コンポーネント同士を引き付け合う磁石を使用する方法である。これらのボールとバネ、または磁石は、互いを引き離すために所定の力を軸方向に加えたときにのみ、嵌合軸を嵌合ソケットから取り外せるようなものを選択する。さらに、この軸方向の力として、自転車システムの通常使用時に発生する軸方向の力より大きな力を選択する。さらに、この動力連結システムは、駆動ユニットを正しく取り付けたことがユーザ自身に分かるように、触覚および音によるフィードバックをユーザに与えるように設計される。

図６は、本発明の第１の実施形態で説明した駆動機構の１つの可能な構成の拡大斜視図を示す。自転車の動力連結要素１９は、左側の「ドロップアウト」２０（自転車のフレームの一部）を貫通して後輪ハブ２１内に接続される車軸に接続される。車軸を車軸ガイドおよび転がり軸受けの内部に確実に保持する把持またはブラケット機構２７が見える。また、機構２７用の保持ボルト（群）２３も見える。この図には、後部ブレーキディスク２４（高性能自転車に含まれることが多い）、右側の多段変速ギアセット２５、および影響を受けない右側の後輪「ドロップアウト」２６も示されている。動力連結要素１９（この実施形態では非摩擦駆動部材）は、図６のようにオス型連結部材としてもよいが、メス型部材とし、ソケットを設けることもできる。

図７は、本発明の第１の実施形態で説明し、図６に示した駆動機構の１つの可能な構成の切開斜視図である。この図に見えるものは、後輪ハブ２１、動力連結要素１９、把持またはブラケット機構２７、複数の保持ボルト２３、車軸ガイド２８、把持機構によって支持されている複数の車軸受け２９、右側の車軸３０および左側の車軸３１である。この実施形態において、動力はモータからモータ駆動ユニットを介して自転車の動力連結要素１９に伝達され、軸受２９とガイド２８とによって支持されている左側の「ドロップアウト」２０を貫通する車軸３１を介して後輪ハブ２１に直接伝えられる。最も外側にあって外部から見えるコンポーネント１９は、左側の車軸３１のコンポーネントである。この車軸３１は、把持機構を貫通し、この実施形態においては車軸と共に回転するブレーキディスク２４の内径を介して側面から定位置に保持されている。後車軸の内側部分は、ハブ２１の左側にある同じ形状の切り込みに嵌合するように設計されている。言うまでもないが、これは車軸２４を後部ハブ２１に固定するための構成の１つに過ぎず、この基本的な接続を実現できる方法は実際に多数存在する。さらに、この図に示す実施形態は、取り付け板２７ａを使用している。この取り付け板２７ａは、リアトライアングルの「ドロップアウト」にボルト止めされ、把持機構２７をボルト止めする部品として使われる。実際には、このシステム全体の製造方法として選択する方法によっては、この取り付け板２７ａは不要になりうる。図示の機構は単なる一例であり、他の複数の機構を使用することもできる。

図８は、本発明の第２の実施形態の１つの可能な構成を図式的に示す。この図において、モータ駆動ユニット３３に接続されているパニア内のモータ３２は、後輪リムに取り付けられた大きな「リング」ギア３５に把持される保持機構３４を介して動力を伝達する。モータ３２は円形で示され、自転車のユーティリティラックへのモータの接続は、垂直の支柱９ｂで示されている（図５と同様）。モータ駆動ユニット３３は、２つの平行軸上で連接されている。一方の軸はモータ（不図示）側にあり、もう一方の軸３３ａは２つの連接アーム３３ｂおよび３３ｃの接合部側にあり、図示のようにそれぞれ１つの駆動チェーンを有する。

図９は、本発明のこの第２の実施形態の好適な一構成におけるリングギアおよび保持機構の拡大図を示す。具体的には、保持機構３４は、駆動ユニットの駆動ギア３７とリム上のホイールギアまたはリングギア３５の間の適正な位置合わせを保証するために、回転軸３８上に軸受装着されたアーム３６を有する。アームは、リングギアの外面上の位置合わせ溝４０によって案内されるリングギア従動部３９を適所に確実に保持するために、バネによって張設されている。これによって、駆動ギア３７がリングギア３５に押し付けられるので、駆動係合が保持される。バネによる張設機構は、アーム３３ｃ上に固定された軸受装着された回転軸３８を囲むスリーブ（図示せず）の内部または上部に収容されるバネを含むことも、保持機構のアーム３６の下部を駆動ユニットの第２の連接アーム３３ｃに接続する露出したバネを含むこともできる。なお、駆動ユニット３３をパニア内部に収容し、駆動軸３８をパニアの内部から外側に延在させることが好ましい。

リングギア３５は、車輪のリムまたは車輪のスポークに機械的に保持することも、成形リムの構成部分とすることもできる。

図１０は、第３および第４の実施形態の２つの可能な構成を示す側面を図式的に示す。これらの実施形態においては、自転車側の密閉型ストレートカットのギアツーギアまたはチェーン連動のギアセット、あるいはベルト駆動のファイナルドライブ機構４１がパニア内のモータ駆動ユニット４２およびモータ３２に連結されている。この図においては、ファイナルドライブ機構４１がブレーキディスク２４と車輪のスポーク（図示せず）との間にあるので、モータ駆動ユニットと自転車との間の動力連結部はブレーキディスク２４の直径の外側に位置する。標準の「Ｖブレーキ」の使用によって、すなわちファイナルドライブユニットをブレーキディスクと「ドロップアウト」の間に位置付けることによって、より緊密な動力連結が可能になる。また、ファイナルドライブ機構４１は、自転車のリアトライアングル４３に取り付けられた（必要であればブレーキディスクの周囲に達する）単純なブラケット（図示せず）によって、揺動回転中でも、適所に保持されるので、ファイナルドライブ機構の動力連結スプラインはリアトライアングルに対して一定位置に維持される。

図１１は、第３の実施形態可能な具体的一構成の斜視図である。この構成では、密閉型ストレートカットギアツーギア式ファイナルドライブ４４がモータ駆動ユニット４２に連結する。自転車のファイナルドライブ４４は、密閉型ハウジング４５を有する。ブレーキディスクはこの図に示されていない。

図１２は、第４の実施形態の可能な具体的一構成の斜視図である。この構成では、チェーンまたはベルト接続のファイナルドライブ４６がモータ駆動ユニット（この図には不図示）に連結する。この構成においても、ファイナルドライブ機構は、密閉ハウジング４６ａによって汚れ、水、その他から保護されている。

図１３は、本発明の第５の実施形態の可能な一構成の側面図である。この構成では、パニア内でモータ４８の後部の略水平な軸５１において連接されているモータ４８に入れ子式の軸４７が接続される（模式化された要素９６は、後部ラックに対して固定されているパニアを表す）。次に、この軸４７は、自転車の後車軸に取り付けられている密閉型ベベル形ファイナルドライブ機構５０に接続されている迅速接続／分離用の六角、スプライン、または同様の形状体４９に、「ドロップアウト」２０の内側で連結される。非摩擦式車輪駆動部材として機能するこの密閉型ファイナルドライブ５０は、サスペンションの屈伸動作中に軸４７の向きを補償するために、後車軸の周囲を限られた角度だけ回転する。パニアが取り付けられていないときは、バネ装置（図示せず）によって正しい位置に保持される。

図１４は、図１３に示す本発明の第５の実施形態の上面図である。この図には、ピボット接続部５１のみが表されている。軸４７の終端は迅速接続／分離用の六角またはスプライン形状体４９に入り込む。図示のように、必要に応じて、モータ４８および軸４７はこの上面図から見て斜めに角度を付けることができる。

図１５は、本発明の自転車の斜視図である。この図には、基本発明の付属品である太陽電池パネル５２が引き出され、開かれている。「三つ折り式」太陽電池パネルは、使用しないときは、３分の１の幅に折り畳まれて、ユーティリティラック５の下に滑り込む。自転車を駐車させるとき、ユーザは折り畳まれたパネル５２をユーティリティラック５の下から引き出し、「三つ折り」ヒンジ線５３に沿ってパネルを開き、有効面積が約２１０平方インチの太陽電池パネルを露出させる（直射日光下の連続充電でで約１０Ｗ）。ラック５は、折り畳んだパネルを収容するための下段の棚（図示せず）および適切なスライド溝を含むことができる。

上記実施形態はどれも後輪駆動を伴うが、上記にように本発明は前輪駆動も含む。後輪駆動が一般に好適である理由は、自転車の前部への加重はいささか扱いにくいからである。

また、上の各実施形態においては、自転車のリアサスペンションの相対運動を吸収するために、パニアと車輪との間の連接部をパニア側、すなわち連接されているモータ駆動ユニットに含めたものとして図示しているが、所望であれば他の方法を採用することもできる。たとえば、その利益を本願明細書中で主張している仮出願でのように、単純なチェーン駆動ユニットを自転車の後部ハブ（図示せず）の左側に含め、限られた円弧内での上下揺動を可能にすることもできる。また、リアサスペンションによって引き起こされる小さな前後動成分を吸収するために、前後に僅かだけ摺動するようにモータをパニア内に装着してもよい。あるいは、前後動をラバーマウントブッシュによって吸収してもよい。本発明にリアサスペンションのない自転車を含める場合は、パニアと車輪との間の移動を吸収するための屈伸動作が不要になるので、上記仮出願にあるような単純なスプロケット式ファイナルドライブを使用することも、本願の第１の実施形態の車軸駆動部と、定位置に固定され、移動を吸収する必要がないモータ駆動出力部とを併用することもできる。

迅速分離および迅速接続のための形状構成を含み、車輪の摩擦駆動の使用を回避するものであれば、他の駆動機構をパニアと自転車の車輪との間に使用することができる。一例は、モータからパニアの外側に延在し、本願の第１の実施形態のように車軸にある動力連結要素へのスナップ止めが可能な柔軟な駆動連結部である。

上記の好適な各実施形態は、本発明の各原理を説明することを目的としたものであり、その範囲を限定するためのものではない。他の実施形態およびこれらの好適な実施形態に対する変更は、当業者には明らかになるであろうし、また以下の特許請求の範囲に定義されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく行うことが可能である。

パニア状の動力システム筐体を取り付けていないときの、電気アシスト付き自転車システムのスタンドアロン自転車コンポーネントの斜視図である。この図には、駆動システムの実施形態は示されていない。 パニア状の動力システム筐体を取り付けた自転車システムの斜視図である。これは、電気アシストが所望されるときの自転車システムの外観である パニア状の動力システム筐体を取り付けた自転車システムの側面図である。 電気接続とラッチ機構とを示す、パニアおよびユーティリティラックの前方接続個所の斜視図である。 モータパニアの内側の斜視図であり、モータ出力軸または動力連結要素が見える。 駆動ユニットを後車軸に直接連結する、本発明の第１の実施形態の概略側面図である。 本発明の第１の実施形態の概略拡大斜視図である。 本発明の第１の実施形態の概略拡大切開図であり、連結部が先に付いた車軸が左側の「ドロップアウト」を通るようにするための内部機構を示す。 モータからの駆動ユニットが後輪リムのリングギアに噛み合う、本発明の第２の実施形態の概略側面図である。 後輪リムのリングギアを留める機構を示す、本発明の第２の実施形態の拡大斜視図である。 自転車上の密閉型のギアツーギアまたはチェーン連動ギアセット式ファイナルドライブ機構をモータ駆動ユニット内のギア減速チェーン駆動部に連結する、第３および第４の実施形態の概略側面図である。 自転車のギアツーギアファイナルドライブ部をパニア側のギア減速チェーン駆動部に連結する、第３実施形態の概略図である。 自転車のチェーンまたはベルト接続ファイナルドライブをパニア側のギア減速駆動ユニットに連結する、第４実施形態の概略図である。 連接型パニア内モータと、後輪に取り付けられている自転車の密閉型ベベル形ファイナルドライブ機構とを入れ子式駆動軸によって接続する、本発明の第５の実施形態の側面図である。 第５の実施形態の上面図であり、図１３のコンポーネント群を別の位置から示す。 本発明の一実施形態に含まれる折り畳み式開式太陽電池パネルをユーティリティラックから引き出して開いた状態を示す。

Claims (38)

1. 任意搭載の迅速着脱が可能な電動モータ動力部を有する自転車であって、
   前輪と後輪とを有する自転車と、
   車輪を駆動するために接続される非摩擦式車輪駆動部材を有し、露出した動力連結要素を含む車輪と、
   動力を所望するときに自転車に取り付けるための装着システムを有する筐体に納められたモジュール型電動モータであって、前記モータがモータ駆動ユニットに接続され、前記モータ駆動ユニットが、モータ駆動ユニット側の動力連結要素として機能する、自転車の車輪を駆動する露出した動力連結要素にモジュール方式で係合するように構成されている回転駆動出力部を含み、筐体に納められた電動モータの自転車への迅速な取り付けおよび取り外しのための迅速接続／分離構成によって前記動力連結要素同士が係合される電動モータと、
   筐体に納められた電動モータ用の電源と、を含む自転車。
2. 請求項１に記載の自転車であって、自転車の車輪上方に装着されたラックを含み、また電動モータを収容して覆うパニアを含み、自転車ラックへのパニアの迅速着脱手段を有し、パニアを自転車ラックに取り付けたときに、モータ駆動ユニットおよび自転車の動力連結要素同士が連結されるようにパニアが位置付けられる自転車。
3. 請求項２に記載の自転車であって、自転車上のラックが、自転車の後輪または後車軸に取り付けられず、片持ち梁によって自転車の後輪上方に懸架され、自転車がリアサスペンションを有する自転車。
4. 請求項３に記載の自転車であって、自転車の後輪の動力連結要素がモータ駆動ユニットの動力連結要素を受け入れるようになっているソケットを後輪の車軸上に含む自転車。
5. 請求項２に記載の自転車であって、自転車の座席が取り付けられているフレーム部分が後輪に対して相対移動できるようにするリアサスペンションが自転車に設けられ、自転車のリアサスペンションの動作中に筐体に納められた電動モータが後輪に対して相対移動するように電動モータが前記フレーム部分に対して固定的に装着され、リアサスペンションの動作によって引き起こされる相対移動を受け入れて吸収するためにモータ駆動ユニットの動力連結要素がモータに対して相対移動できるようにする手段がモータ駆動ユニットに含まれている自転車。
6. 請求項１に記載の自転車であって、自転車の座席が取り付けられているフレーム部分が後輪に対して相対移動できるようにするリアサスペンションが自転車に設けられ、筐体に納められた電動モータが懸架された重量を含み、自転車のリアサスペンションの動作中に後輪に対して相対移動するように電動モータが後輪に隣接する前記フレーム部分に対して固定的に装着され、リアサスペンションの動作によって引き起こされる相対移動を受け入れて吸収するためにモータ駆動ユニットの動力連結要素がモータに対して相対移動できるようにする手段がモータ駆動ユニットに含まれている自転車。
7. 請求項５に記載の自転車であって、電池または他のエネルギー源を収容し、後部ラックへの迅速着脱手段を有する第２の電源パニアを、電動モータを被覆し、電動モータの電源として機能し、エネルギー源をモータに接続する迅速接続手段を含む前記パニアの反対側に、さらに含む自転車。
8. 請求項６に記載の自転車であって、自転車上の動力連結要素が六角、スプライン、または平坦形状のオス型部材を有し、モータ駆動ユニットの動力連結要素がオス型部材と駆動係合するための補完的形状を有する回転ソケットを含む自転車。
9. 請求項６に記載の自転車であって、動力連結要素の移動を可能にする手段がチェーン駆動の２つのアームを有する二重連接型駆動ユニットを含み、第１のアームがモータに接続され、前記第１のアームの遠端で伝達用スプロケットを駆動し、第２のアームは伝達用スプロケットから動力を受けるチェーン駆動部を有し、第２のアームの終端でモータ駆動ユニットの動力連結要素の前記小型ギアを駆動する自転車。
10. 請求項２に記載の自転車であって、電池または他のエネルギー源を収容し、ラックへの迅速着脱手段を有する第２の電源パニアを、電動モータを被覆し、電動モータの電源として機能し、電源をモータに接続する迅速接続手段を含む前記パニアの反対側にさらに含む自転車。
11. 請求項１０に記載の自転車であって、前記両パニアが空気力学的形状を有する自転車。
12. 請求項１０に記載の自転車であって、電動モータを被覆したパニアおよび電源パニアのためのモジュール式電気接続部がラックに設けられ、両パニアをラックに固定したときに電源が電動モータに自動的に接続される自転車。
13. 請求項１０に記載の自転車であって、エネルギー源が電池であり、自転車のラックに固定され、電池に接続された、太陽電池パネルによって発生された電力によって電池を充電するための電気部品付きの、引き出し式光起電力太陽集熱パネルをさらに含む自転車。
14. 請求項１３の自転車であって、ラックがパネル収納用の空洞を含み、太陽電池パネルがコンパクトな形状に折り畳み可能であり、折り畳まれたパネルがラックの空洞内に収まって走行中に保護される自転車。
15. 請求項１に記載の自転車であって、自転車上に支持され、蓄電池を含む前記電源に接続される光起電力太陽電池パネルをさらに含む自転車。
16. 請求項１に記載の自転車であって、自転車が前記非摩擦式車輪駆動部材を含むファイナルドライブ機構を含み、またファイナルドライブ機構が減速部を含み、自転車上の動力連結要素がファイナルドライブ機構の一部である自転車。
17. 請求項１６に記載の自転車であって、駆動減速部がチェーンまたはベルト駆動部を含む自転車。
18. 請求項２に記載の自転車であって、電動モータを収容するパニアの容積が電動モータより大きく、パニア内のモータ上方に収納容量を提供する自転車。
19. 請求項１８に記載の自転車であって、電動モータを収容するパニアの収納容量がパニアの容積の少なくとも約２分の１である自転車。
20. 請求項１０に記載の自転車であって、電源パニアの容量が電池または他のエネルギー源より大きく、パニア内のエネルギー源の上方に収納容量を提供する自転車。
21. 請求項２０に記載の自転車であって、電源パニアの収納容量がパニアの容積の少なくとも約２分の１を構成する自転車。
22. 請求項１０に記載の自転車であって、電源が電源パニアのモジュール式コンポーネントであり、さまざまなサイズおよびエネルギー容量の電池または他のエネルギー源と交換できる自転車。
23. 請求項２に記載の自転車であって、自転車上の動力連結要素が後輪のリムに接続され、前記非摩擦式車輪駆動部材としても機能するリングギアを含み、モータ駆動ユニットの動力連結要素が小型ギアを含み、自転車の車輪上のリングギアに係合する位置まで延在している自転車。
24. 請求項２３に記載の自転車であって、モータ駆動ユニットの小型ギアをリングギアと係合状態に保持しておく手段をさらに含む自転車。
25. 請求項２３に記載の自転車であって、自転車の座席が取り付けられているフレーム部分が後輪に対して相対移動できるようにするリアサスペンションが自転車に設けられ、筐体に収容された電動モータが自転車のリアサスペンションの動作中に後輪に対して相対移動するように電動モータが後輪に隣接する前記フレーム部分に対して固定的に装着され、リアサスペンションの動作によって引き起こされる相対移動を受け入れて吸収するためにモータ駆動ユニットの動力連結要素がモータに対して相対移動できるようにする手段がモータ駆動ユニットに含まれる自転車。
26. 請求項２５に記載の自転車であって、動力連結要素の移動を許容する手段がチェーン駆動の２つのアームを有する二重連接式駆動ユニットを含み、第１のアームがモータに接続され、前記第１のアームの遠端で伝達用スプロケットを駆動し、第２のアームが伝達用スプロケットから動力を受けるチェーン駆動部を有し、第２のアームの終端でモータ駆動ユニットの動力連結要素の前記小型ギアを駆動する有する自転車。
27. 請求項２に記載の自転車であって、自転車がリアサスペンションを有し、パニアが後輪に隣接し、モータ駆動ユニットがパニア内で略水平軸を中心に旋回可能に接続され、モータが自転車の後輪のハブに向かって延在する回転出力軸を有し、自転車が、車軸に接続された、ベベル駆動ユニットを備える前記非摩擦式車輪駆動部材を含む後輪にファイナルドライブ機構を含み、自転車の動力連結要素がベベル駆動ユニットへの接続部を備え、モータ駆動ユニットの動力連結要素が前記ベベル駆動ユニットへの前記接続部に迅速分離構成で係合するコネクタを含むことによって、リアサスペンションの動作によって引き起こされるパニアと車輪の相対移動を受け入れて吸収するために、モータが自転車の後輪の車軸を略中心として上下揺動できる自転車。
28. 請求項２７に記載の自転車であって、回転出力軸が入れ子式スプラインを含むことによって、モータが後輪の車軸に対して相対的な入／出動を行える自転車。
29. 請求項１に記載の自転車であって、モータおよびモータ駆動ユニットの重心が車輪の最上部で車輪リムの下方になるように、モータおよびモータ駆動ユニットが自転車上に位置付けられている自転車。
30. 請求項２９に記載の自転車であって、重心が車軸からリムまでの距離のほぼ中心にある自転車。
31. 請求項２９に記載の自転車であって、重心が車輪の最上部で車輪リムの下約５〜７インチである自転車。
32. 請求項２９に記載の自転車であって、重心が車輪の最上部で車輪リムの下少なくとも２インチである自転車。
33. 複数のパニア付きの自転車であって、自転車の後輪上方に装着されて自転車に固定されている後部ラックと、後輪の各側にそれぞれ配置され、ラックにしっかりと固定された１対のパニアとを含み、一方のパニアが電源を収容し、他方のパニアが迅速分離駆動手段で接続された自転車駆動用電動モータを収容する自転車。
34. 請求項３３に記載の自転車であって、前記両パニアが空気力学的形状を有する自転車。
35. 請求項３３に記載の自転車であって、前記両パニアおよび後部ラックがパニアをラックに固定するクイックリリース・スナップイン接続手段を含み、動力が所望されるときのパニアの迅速な装着、およびパニアの迅速な取り外しが可能な自転車。
36. 請求項３５に記載の自転車であって、クイックリリース・スナップイン接続手段が、電源からモータに給電するための２つのパニア間の電気接続部を含む自転車。
37. 電動モータを動力源とする自転車であって、
    前輪と後輪とを有し、一方の車輪が電動モータと駆動係合している自転車と、
    自転車上に保持され、電動モータに接続される再充電可能電池と、
    自転車に固定された後部ラックと、
    自転車のラックに固定され、電池に接続される引き出し式光起電力太陽集熱パネルであって、太陽電池パネルによって発生される電力によって電池を充電するための電気部品を有するパネルを含む自転車。
38. 請求項３７に記載の自転車であって、ラックがパネル収納用の空洞を含み、太陽電池パネルがコンパクトな形状に折り畳み可能であり、折り畳まれたパネルがラックの空洞内に収まって走行中に保護される自転車。