JP3829850B2 - Auxiliary power-assisted bicycle - Google Patents

Description

本発明は、人力と、電動モータがもたらす補助動力とを合成して駆動輪に伝達する補助動力アシスト装置を搭載した補助動力アシスト式自転車の車体フレームに関する。   The present invention relates to a body frame of an auxiliary power assist type bicycle equipped with an auxiliary power assist device that combines human power and auxiliary power provided by an electric motor and transmits the resultant to driving wheels.

自転車の車体に電動モータを搭載し、その動力で人力をアシストすることによって登坂走行や向い風を受けながらの走行を容易にした補助動力アシスト式自転車がある。   There is an auxiliary power assist type bicycle in which an electric motor is mounted on the body of the bicycle, and the power is assisted to assist the human power, thereby making it easy to run uphill and run while receiving headwinds.

このような補助動力アシスト式自転車は、その車体フレームに、ケーシングで密封された補助動力アシスト装置が搭載される。補助動力アシスト装置にはクランク軸（ペダル軸）が軸支されるとともに、電動モータと動力合成手段が内蔵される。動力合成手段は、人力、即ちクランク軸の回転力と、電動モータがもたらす補助動力とを合成して駆動輪に伝達するものであり、これには差動装置や遊星ギヤ装置等が用いられることが多い。   In such an auxiliary power assist type bicycle, an auxiliary power assist device sealed with a casing is mounted on the body frame. The auxiliary power assist device supports a crankshaft (pedal shaft) and incorporates an electric motor and power combining means. The power combining means combines human power, that is, the rotational force of the crankshaft and the auxiliary power provided by the electric motor, and transmits it to the drive wheel. For this purpose, a differential device, a planetary gear device or the like is used. There are many.

しかしながら、このような補助動力アシスト装置を車体フレームに搭載することにより、車体フレームの重量増加と剛性低下を招く懸念があった。   However, there is a concern that mounting such an auxiliary power assist device on the vehicle body frame causes an increase in weight and a decrease in rigidity of the vehicle body frame.

本発明は、この問題点を解決するためになされたもので、車体フレームの剛性向上と軽量化を両立可能とし、特に補助動力アシスト装置の車体フレームに対する捩れ剛性を高めることのできる補助動力アシスト式自転車の車体フレームを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve this problem, and is capable of improving both rigidity and weight of the body frame, and in particular, an auxiliary power assist type capable of increasing the torsional rigidity of the auxiliary power assist device with respect to the body frame. An object is to provide a bicycle body frame.

上記目的を達成するため、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項１に記載したように、車体フレームのシートチューブと接合するシートラグから下方に延び、その下部が車幅方向に離間するジョイント部材を設け、このジョイント部材の下端間に設置幅を持たせ、ペダル踏力と電動モータの補助動力とを合成してその合力を駆動輪側に出力する補助動力アシスト装置と、上記電動モータの出力を制御する制御装置とを備え、上記制御装置を上記補助動力アシスト装置のケーシングに配設した上で上記ケーシングを上記ジョイント部材の下端間に締結固定して車体フレームに搭載懸架し、このケーシングを車体フレームの構造部材として兼用するとともに、上記ジョイント部材の下端から後方に延びて後端に駆動輪を軸支する左右一対のチェーンステーを設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an auxiliary power assist type bicycle according to the present invention extends downward from a seat lug joined to a seat tube of a vehicle body frame, and a lower portion thereof is separated in the vehicle width direction. An auxiliary power assist device that provides a joint member, has an installation width between the lower ends of the joint member, combines the pedal effort and the auxiliary power of the electric motor, and outputs the resultant force to the drive wheel; and A control device for controlling the output, the control device is disposed in the casing of the auxiliary power assist device, the casing is fastened and fixed between the lower ends of the joint members, and is mounted and suspended on the vehicle body frame. along with also serves as a structural member of the vehicle body frame, for supporting the drive wheels at the rear end extends rearwardly from the lower end of the joint member left Characterized in that a pair of chain stays.

また、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項２に記載したように、前記補助動力アシスト装置のケーシングは、ペダル踏力が入力されるクランク軸を軸支するとともに、電動モータと動力合成手段と減速装置とを内蔵したことを特徴とする。 In the auxiliary power assist type bicycle according to the present invention, as described in claim 2, the casing of the auxiliary power assist device pivotally supports a crankshaft to which a pedal depression force is input, and is combined with an electric motor. Means and a speed reducer are built-in .

さらに、本発明に係る補助動力アシスト式自転車は、請求項３に記載したように、前記補助動力アシスト装置のケーシングの前後部分を前記車体フレームに締結固定したことを特徴とする。 Furthermore, the auxiliary power assist type bicycle according to the present invention is characterized in that the front and rear portions of the casing of the auxiliary power assist device are fastened and fixed to the vehicle body frame .

請求項１および請求項２の構成によれば、車体フレームの捩れ剛性を含む剛性向上と軽量化を両立させることができ、請求項３の構成によれば、特に車体フレームのロアーチューブの撓みを防止することができる。 According to the configuration of claim 1 and claim 2, can Rukoto to both improved rigidity and light weight including torsional rigidity of the body frame, according to the configuration of claim 3, the deflection particularly of a vehicle body frame of the lower tube Can be prevented.

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側面図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a left side view of an auxiliary power assist type bicycle according to the present invention.

この補助動力アシスト式自転車１は、パラレルチューブ型の車体フレーム２を備えており、この車体フレーム２の中央下部に補助動力アシスト装置３が搭載され、上記補助動力アシスト装置３が車体フレーム２の構造部材を兼ねている。   The auxiliary power assist type bicycle 1 includes a parallel tube type body frame 2, and an auxiliary power assist device 3 is mounted at the lower center of the body frame 2, and the auxiliary power assist device 3 has a structure of the body frame 2. It also serves as a member.

上記車体フレーム２は、その前頭部にヘッドパイプ４が位置し、このヘッドパイプ４からアッパーチューブ５とロアーチューブ６が平行して後斜め下方に延びている。上記ロアーチューブ６はアッパーチューブ５の下部に沿って延びており、アッパーチューブ５の中間部とロアーチューブ６の後端部付近とが補強材７により連結され、アッパーチューブ５の後端部は急角度に設けられたシートチューブ８の下端部にシートラグ９を介して接合されている。このため、アッパーチューブ５とシートチューブ８は略Ｖ字型に配置されている。   The vehicle body frame 2 has a head pipe 4 located at the front of the head frame, and an upper tube 5 and a lower tube 6 extend in parallel and obliquely downward from the head pipe 4. The lower tube 6 extends along the lower portion of the upper tube 5, the middle portion of the upper tube 5 and the vicinity of the rear end portion of the lower tube 6 are connected by a reinforcing material 7, and the rear end portion of the upper tube 5 is abrupt. The seat tube 8 provided at an angle is joined to the lower end portion of the seat tube 8 via a seat lug 9. Therefore, the upper tube 5 and the seat tube 8 are arranged in a substantially V shape.

図２(A)は、図１のIIA部の拡大図であり、図２(B)は図２(A)のIIB矢視による後面図である。また、図３は図２(A)のIII矢視による平面図である。   2A is an enlarged view of the IIA portion of FIG. 1, and FIG. 2B is a rear view taken along the arrow IIB of FIG. 2A. FIG. 3 is a plan view taken along arrow III in FIG.

アッパーチューブ５とシートチューブ８の交点である前記シートラグ９からは左右一対のジョイント部材11Ｌ，11Ｒが下方に向かって延びている。このジョイント部材11Ｌ，11Ｒは例えばパイプ材で形成されており、その下端部は車幅方向に離間され、この下端部同士が車幅方向に延びるパイプ状のラグ部材12で連結されている。そして、上記ラグ部材12からは左右一対のチェーンステー13が後方に向かって延びている。   A pair of left and right joint members 11L and 11R extend downward from the seat lug 9, which is the intersection of the upper tube 5 and the seat tube 8. The joint members 11L and 11R are formed of, for example, a pipe material. The lower ends of the joint members 11L and 11R are spaced apart in the vehicle width direction, and the lower ends are connected by a pipe-shaped lug member 12 extending in the vehicle width direction. A pair of left and right chain stays 13 extend rearward from the lug member 12.

一方、前記シートチューブ８の上端部付近からは左右一対のシートステー14が後斜め下方に延びており、これらのシートステー14の下端部がリヤエンド15を介して前記チェーンステー13の後端部に接合されている。   On the other hand, a pair of left and right seat stays 14 extend obliquely downward and rearward from the vicinity of the upper end of the seat tube 8, and the lower ends of these seat stays 14 are connected to the rear end of the chain stay 13 via the rear end 15. It is joined.

前記ロアーチューブ６の後端部と前記ラグ部材12の下部には、それぞれ前部ブラケット16と、左右一対の後部ブラケット17Ｌ，17Ｒが固着されており、これら前後のブラケット16および17Ｌ，17Ｒに前記補助動力アシスト装置３がボルト18で固定される。このため、ロアーチューブ６の後端部は補助動力アシスト装置３を介してラグ部材12に連結されることになる。   A front bracket 16 and a pair of left and right rear brackets 17L and 17R are fixed to a rear end portion of the lower tube 6 and a lower portion of the lug member 12, respectively. The auxiliary power assist device 3 is fixed with bolts 18. For this reason, the rear end portion of the lower tube 6 is connected to the lug member 12 via the auxiliary power assist device 3.

図２(B)に示すように、ラグ部材12に設けられている上記ブラケット17Ｌ，17Ｒの設置幅Ｗは、左右のジョイント部材11Ｌ，11Ｒの下端部の幅に合わせられている。   As shown in FIG. 2B, the installation width W of the brackets 17L and 17R provided on the lug member 12 is adjusted to the width of the lower end portions of the left and right joint members 11L and 11R.

車体フレーム２のヘッドパイプ４にはフロントフォーク19が回動自在に軸支され、このフロントフォーク19の下端部に前輪20が支持される。フロントフォーク19の上部にはハンドルポスト21を介してハンドルバー22が固定され、さらにフロントフォーク19には上記前輪20を覆うフロントフェンダ23と、前輪制動用のフロントブレーキ24、そして荷物積載用のバスケット25等が回動一体に設けられる。   A front fork 19 is pivotally supported on the head pipe 4 of the vehicle body frame 2, and a front wheel 20 is supported on a lower end portion of the front fork 19. A handle bar 22 is fixed to the upper portion of the front fork 19 via a handle post 21, and the front fork 19 covers a front fender 23 covering the front wheel 20, a front brake 24 for braking the front wheel, and a luggage loading basket. 25 etc. are provided integrally with rotation.

また、車体フレーム２の後端部に位置する前記リヤエンド15には駆動輪である後輪26が軸支され、この後輪26を覆うリヤフェンダ27がチェーンステー13とシートステー14およびリヤエンド15に固定され、後輪制動用のリヤブレーキ28がシートステー14に設けられる。なお、リヤエンド15には駐車時に車体を立てるためのスタンド装置29も設けられている。   A rear wheel 26 as a driving wheel is pivotally supported on the rear end 15 located at the rear end portion of the body frame 2, and a rear fender 27 covering the rear wheel 26 is fixed to the chain stay 13, the seat stay 14 and the rear end 15. A rear brake 28 for braking the rear wheels is provided on the seat stay 14. The rear end 15 is also provided with a stand device 29 for standing the vehicle body during parking.

前記シートチューブ８には上方からシートポスト31が差し込まれて固定され、このシートポスト31の上端部にサドル32が取り付けられる。一方、補助動力アシスト装置３には車幅方向に延びるクランク軸33が軸支されており、このクランク軸33の両端部にクランク34Ｌおよびクランク34Ｒが固定され、両クランク34Ｌ，34Ｒの先端部にそれぞれペダル35が設けられている。   A seat post 31 is inserted and fixed to the seat tube 8 from above, and a saddle 32 is attached to an upper end portion of the seat post 31. On the other hand, a crankshaft 33 extending in the vehicle width direction is pivotally supported by the auxiliary power assist device 3, and a crank 34L and a crank 34R are fixed to both ends of the crankshaft 33, and the crankshafts 34L and 34R are attached to the tip ends of both cranks 34L and 34R. Each pedal 35 is provided.

また、クランク軸33には補助動力アシスト装置３の右側に位置するドライブスプロケット36が軸装されており、このドライブスプロケット36と、後輪26に設けられたドリブンスプロケット37との間にチェーン38が巻装されている。   A drive sprocket 36 located on the right side of the auxiliary power assist device 3 is mounted on the crankshaft 33, and a chain 38 is provided between the drive sprocket 36 and a driven sprocket 37 provided on the rear wheel 26. It is wound.

クランク軸33は、サドル32に着座した乗員が足でペダル35を踏むことによって矢印で示す正転方向に回転駆動され、ドライブスプロケット36はクランク軸33と同方向に回転し、この回転がチェーン38によってドリブンスプロケット37に伝達されて後輪26が駆動されるようになっている。   The crankshaft 33 is driven to rotate in the forward direction indicated by the arrow when an occupant seated on the saddle 32 steps on the pedal 35 with his / her foot, and the drive sprocket 36 rotates in the same direction as the crankshaft 33. Thus, the rear wheel 26 is driven by being transmitted to the driven sprocket 37.

車体フレーム２のアッパーチューブ５とロアーチューブ６との間にはバッテリパッケージ40が固定されている。このバッテリパッケージ40は、例えば15個のバッテリ41と図示しない充電器とが合成樹脂製のバッテリケース42中に封入された構成となっている。なお、補助動力アシスト装置３の上部には制御装置43が取り付けられている。   A battery package 40 is fixed between the upper tube 5 and the lower tube 6 of the vehicle body frame 2. The battery package 40 has a configuration in which, for example, 15 batteries 41 and a charger (not shown) are enclosed in a battery case 42 made of synthetic resin. A control device 43 is attached to the upper part of the auxiliary power assist device 3.

図３に示すように、補助動力アシスト装置３は、例えばアルミ合金製のケーシング44の内部に補助動力発生手段としての電動モータ45と、動力合成手段としての差動装置46とが内蔵された構成となっている。なお、前記クランク軸33は上記差動装置46と同軸的に軸支されている。   As shown in FIG. 3, the auxiliary power assist device 3 is configured such that an electric motor 45 as auxiliary power generating means and a differential device 46 as power synthesizing means are built in a casing 44 made of, for example, aluminum alloy. It has become. The crankshaft 33 is supported coaxially with the differential device 46.

電動モータ45のピニオンギヤ48と差動装置46との間には減速ギヤ列49が設けられている。電動モータ45は前記バッテリパッケージ40の電力により起動し、その出力が上記減速ギヤ列49により減速されて差動装置46に入力される。   A reduction gear train 49 is provided between the pinion gear 48 of the electric motor 45 and the differential 46. The electric motor 45 is activated by the electric power of the battery package 40, and its output is decelerated by the reduction gear train 49 and input to the differential device 46.

一方、人力、即ちクランク軸33の回転力も差動装置46に入力され、差動装置46によって人力と電動モータ45の出力（補助動力）とが合成され、その合力が前記ドライブスプロケット36から出力されて後輪26に伝達される。   On the other hand, human power, that is, rotational force of the crankshaft 33 is also input to the differential device 46, and the human power and the output (auxiliary power) of the electric motor 45 are combined by the differential device 46, and the resultant force is output from the drive sprocket 36. To the rear wheel 26.

このため、補助動力のアシストによってペダル35の踏力が大幅に低減され、登坂走行や向い風を受けながらの走行が非常に楽になる。なお、前記制御装置43は電動モータ45の出力と人力との比率が理想的な配分となるように電動モータ45の出力を制御する。   For this reason, the depressing force of the pedal 35 is greatly reduced by the assist of the auxiliary power, and traveling while climbing uphill or receiving a head wind becomes very easy. The control device 43 controls the output of the electric motor 45 so that the ratio between the output of the electric motor 45 and the human power is ideally distributed.

このように構成された補助動力アシスト式自転車１の走行時には、車体フレーム２に前輪20からの荷重や、サドル32に掛かる乗員の体重が加わる。本実施形態では、車体フレーム２のアッパーチューブ５とシートチューブ８とを略Ｖ字型に配置し、その交点であるシートラグ９から下方に延ばしたジョイント部材11Ｌ，11Ｒの下端部に補助動力アシスト装置３を固定したため、上記荷重が車体フレーム２を構成する各パイプ部材を撓ませることなく補助動力アシスト装置３に伝えられる。このため、補助動力アシスト装置３を車体フレーム２の構造部材の一部として有効に利用することができ、車体フレーム２の剛性向上と軽量化を両立することができる。   When the auxiliary power assist type bicycle 1 configured as described above is traveling, a load from the front wheel 20 and a weight of a passenger on the saddle 32 are applied to the body frame 2. In the present embodiment, the upper tube 5 and the seat tube 8 of the vehicle body frame 2 are arranged in a substantially V shape, and the auxiliary power assist device is provided at the lower ends of the joint members 11L and 11R extending downward from the seat lug 9 that is the intersection. Since 3 is fixed, the load is transmitted to the auxiliary power assist device 3 without bending each pipe member constituting the vehicle body frame 2. For this reason, the auxiliary power assist device 3 can be effectively used as a part of the structural member of the vehicle body frame 2, and both improvement in rigidity and weight reduction of the vehicle body frame 2 can be achieved.

また、本実施形態では上記ジョイント部材11Ｌ，11Ｒを左右一対に設け、その下端部を車幅方向に離間させ、この下端部同士を車幅方向に延びるラグ部材12で連結したため、左右のジョイント部材11Ｌ，11Ｒとラグ部材12とが三角形をなしており（図２(B)を参照）、これによってジョイント部材11Ｌ，11Ｒの車幅方向への曲げ剛性が大きく向上している。   Further, in the present embodiment, the joint members 11L and 11R are provided in a pair on the left and right sides, their lower end portions are separated in the vehicle width direction, and the lower end portions are connected by the lug member 12 extending in the vehicle width direction. 11L, 11R and the lug member 12 form a triangle (see FIG. 2B), which greatly improves the bending rigidity of the joint members 11L, 11R in the vehicle width direction.

さらに、上記ラグ部材12に補助動力アシスト装置３の後部を固定するブラケット17Ｌ，17Ｒを左右一対に設け、上記左右のブラケット17Ｌ，17Ｒの設置幅Ｗを左右のジョイント部材11Ｌ，11Ｒの下端部の幅に合わせたため、補助動力アシスト装置３の後部が幅広く支持され、これによって車体フレーム２に対する補助動力アシスト装置３の捩じれ剛性が飛躍的に向上する。したがって、強いペダル踏力によって補助動力アシスト装置３が車体フレーム２に対し左右に揺回することを確実に防止することができる。   Furthermore, a pair of left and right brackets 17L and 17R for fixing the rear portion of the auxiliary power assist device 3 to the lug member 12 are provided, and the installation width W of the left and right brackets 17L and 17R is set at the lower end of the left and right joint members 11L and 11R. Since the width is matched, the rear portion of the auxiliary power assist device 3 is widely supported, and the torsional rigidity of the auxiliary power assist device 3 with respect to the vehicle body frame 2 is greatly improved. Therefore, it is possible to reliably prevent the auxiliary power assist device 3 from swinging left and right with respect to the vehicle body frame 2 by a strong pedal depression force.

そして、本実施形態ではヘッドパイプ４からアッパーチューブ５の下部に沿って延びるロアーチューブ６を設け、このロアーチューブ６の後端部に補助動力アシスト装置３を固定したため、前輪20からの荷重がロアーチューブ６を介して補助動力アシスト装置３に伝えられ、その際にロアーチューブ６には圧縮荷重あるいは引張り荷重のみが掛かり、曲げ荷重が作用することがない。このため、ロアーチューブ６の撓みが防止され、同時に補助動力アシスト装置３を車体フレーム２の構造部材の一部として一層有効に利用することができる。   In this embodiment, the lower tube 6 extending from the head pipe 4 along the lower portion of the upper tube 5 is provided, and the auxiliary power assist device 3 is fixed to the rear end portion of the lower tube 6, so that the load from the front wheel 20 is reduced. It is transmitted to the auxiliary power assist device 3 through the tube 6, and at that time, only the compression load or the tensile load is applied to the lower tube 6, and the bending load does not act. For this reason, bending of the lower tube 6 is prevented, and at the same time, the auxiliary power assist device 3 can be used more effectively as a part of the structural member of the vehicle body frame 2.

本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側面図。1 is a left side view of an auxiliary power assist type bicycle according to the present invention. 本発明の一実施例を示すもので、(A)は図１のIIA部の拡大図、(B)は図２(A)のIIB矢視による後面図。1 shows an embodiment of the present invention, in which (A) is an enlarged view of a IIA portion in FIG. 1, and (B) is a rear view as viewed in the direction of arrow IIB in FIG. 2 (A). 図２(A)のIII矢視による平面図。The top view by the III arrow of FIG. 2 (A).

符号の説明Explanation of symbols

１ 補助動力アシスト式自転車
２ 車体フレーム
３ 補助動力アシスト装置
４ ヘッドパイプ
５ アッパーチューブ
６ ロアーチューブ
８ シートチューブ
９ シートラグ
11Ｌ，11Ｒ ジョイント部材
12 ラグ部材
13チェーンステー
17Ｌ，17Ｒ 後部ブラケット
19 フロントフォーク
20 前輪
26 駆動輪である後輪
32 サドル
33 クランク軸
43 制御装置
44 ケーシング
45 電動モータ
46 動力合成手段としての差動装置
49 減速装置
Ｗ 後部ブラケットの設置幅 1 Auxiliary power assist type bicycle 2 Body frame 3 Auxiliary power assist device 4 Head pipe 5 Upper tube 6 Lower tube 8 Seat tube 9 Seat lug
11L, 11R joint member
12 Lug members
13 Chain stay
17L, 17R Rear bracket
19 Front fork
20 Front wheels
26 Rear wheels as drive wheels
32 saddles
33 Crankshaft
43 Control unit
44 Casing
45 Electric motor
46 Differential as a power combiner
49 Reduction gear W Rear bracket installation width

Claims (3)

車体フレームのシートチューブと接合するシートラグから下方に延び、その下部が車幅方向に離間するジョイント部材を設け、このジョイント部材の下端間に設置幅を持たせ、ペダル踏力と電動モータの補助動力とを合成してその合力を駆動輪側に出力する補助動力アシスト装置と、上記電動モータの出力を制御する制御装置とを備え、上記制御装置を上記補助動力アシスト装置のケーシングに配設した上で上記ケーシングを上記ジョイント部材の下端間に締結固定して車体フレームに搭載懸架し、このケーシングを車体フレームの構造部材として兼用するとともに、上記ジョイント部材の下端から後方に延びて後端に駆動輪を軸支する左右一対のチェーンステーを設けたことを特徴とする補助動力アシスト式自転車。 A joint member extending downward from the seat lug joined to the seat tube of the body frame and having a lower portion spaced apart in the vehicle width direction is provided with an installation width between the lower ends of the joint member, and the pedal depression force and the auxiliary power of the electric motor And a control device for controlling the output of the electric motor, and the control device is disposed in a casing of the auxiliary power assist device. The casing is fastened and fixed between the lower ends of the joint members and is mounted and suspended on the vehicle body frame. The casing is also used as a structural member of the vehicle body frame, and extends rearward from the lower ends of the joint members and has a driving wheel at the rear end. Auxiliary power-assisted bicycle characterized by providing a pair of left and right chain stays that pivot. 前記補助動力アシスト装置のケーシングは、ペダル踏力が入力されるクランク軸を軸支するとともに、電動モータと動力合成手段と減速装置とを内蔵したことを特徴とする請求項１に記載の補助動力アシスト式自転車。 2. The auxiliary power assist according to claim 1, wherein the casing of the auxiliary power assist device supports a crankshaft to which a pedal depression force is input, and includes an electric motor, power combining means, and a speed reducer. Bicycle. 前記補助動力アシスト装置のケーシングの前後部分を前記車体フレームに締結固定したことを特徴とする請求項１に記載の補助動力アシスト式自転車。 The auxiliary power assist type bicycle according to claim 1, wherein front and rear portions of a casing of the auxiliary power assist device are fastened and fixed to the vehicle body frame.

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