JP2001106166A - 電動補助ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内蔵されたコントロール基板の冷却性に優
れ、かつ低重心化が可能な電動補助ユニットを提供す
る。 【解決手段】 クランク軸に入力される踏力に応答して
補助動力を発生する電動モータＭおよびそのコントロー
ル基板８２を内蔵し、前記補助動力および踏力を合成し
て駆動輪へ伝達する電動補助ユニット１において、前記
コントロール基板８２は、当該電動補助ユニット１が車
体フレーム２に取り付けられた姿勢においてクランク軸
１０１の前方下部に位置するように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車のペダルに
加えられる踏力を検知して補助動力を電気的に発生する
電動補助ユニットに係り、特に、補助動力を制御するコ
ントロール基板を内蔵した電動補助ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】踏力による駆動系と電動モータによる駆
動系とを併設した電動補助自転車、いわゆるアシスト自
転車では、ペダルに加えられた踏力を検知する踏力セン
サや、クランク軸等の回転速度に基づいて車速を検知す
る回転センサ等の各種センサが設けられ、各種センサの
検知結果に基づいて電動モータの駆動トルクが制御され
る。電動モータの駆動トルク制御は、例えばバッテリと
電動モータとの間に接続したパワートランジスタをチョ
ッピング制御し、バッテリから電動モータへ供給する駆
動電流量を増減させることにより行われる。

【０００３】従来、パワートランジスタをチョッピング
制御するコントロール基板は、電動補助ユニットとは別
に車両上の適所に搭載されていた。しかしながら、コン
トロール基板を電動補助ユニットの外部に搭載すると、
電動補助ユニットを取り付けるためのスペースを別途に
確保しなければならず、また、電動補助ユニット内の駆
動モータと外部のコントロール基板とを接続するための
配線を車体上に引き回さなければならないので、生産性
や整備作業性等に支障をきたすという問題があった。

【０００４】このような技術課題を解決するために、例
えば特開平８−１７５４６２号公報では、コントロール
基板を内蔵した電動補助ユニットが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
れば、コントロール基板を載置するためのスペースを車
両上に確保する必要がなく、また、コントロール基板と
駆動モータとを結ぶ配線を短くすることができる。

【０００６】しかしながら、上記した従来技術では、コ
ントロール基板を電動補助ユニット内に効率良く配置す
べく、これを２分割して既存空間に配置しているが、基
板が複数かつ複雑形状となり、コントロール基板の冷却
性や重量配分なども一切考慮されていなかった。

【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、内蔵されたコントロール基板の冷却性に優
れ、かつ低重心化が可能な電動補助ユニットを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、クランク軸に入力される踏力に応答
して補助動力を発生する電動モータおよびそのコントロ
ール基板を内蔵し、補助動力および踏力を合成して駆動
輪へ伝達する電動補助ユニットにおいて、前記コントロ
ール基板が、当該電動補助ユニットを車体フレームに取
り付けた姿勢においてクランク軸の前方下部に位置する
ように配置したことを特徴とする。

【０００９】上記した特徴によれば、走行中のコントロ
ール基板に対する空冷効果が大きくなって冷却効率が向
上する。また、コントロール基板が低い位置に配置され
ることになるので低重心化が可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明を適用した電動補助自
転車の左側面図、図２は同自転車の要部を示す右側面
図、図３は図１の要部拡大図である。

【００１１】図１に示したように、電動補助自転車の車
体フレーム２は、車体前方に位置するヘッドパイプ２１
と、ヘッドパイプ２１から後下りかつ下に凸状に延びた
ダウンパイプ（メインフレーム）２２と、ダウンパイプ
２２の終端部近傍から上後方に立上がるシートポスト２
３とを備える。

【００１２】前記シートポスト２３はダウンパイプ２２
と一体に結合されることにより、全体として車体フレー
ム２は下に凸状のＵ字形状に形成されている。シートポ
スト２３はダウンパイプ２２との結合部から上後方に延
び、ダウンパイプ２２自体はこの結合部から前上方に延
びているので、両者の間隔は互いがその結合部から上方
に向かうに従って大きく広がっている。したがって、乗
り降りの際、利用者はこのＵ字形状の車体フレーム２を
跨ぎやすい。

【００１３】ダウンパイプ２２とシートポスト２３との
結合部およびその周辺部は、上下に２分割されて着脱さ
れる樹脂カバー３３により覆われている。ヘッドパイプ
２１にはハンドルポスト２７Ａが回動自在に挿通されて
おり、その上端部にはハンドル２７が結合され、下端部
にはフロントフォーク２６が結合されている。フロント
フォーク２６はハンドルポスト２７Ａに結合されている
のでハンドル２７によって操舵可能である。フロントフ
ォーク２６の終端には前輪ＷＦが回転自在に軸支されて
いる。

【００１４】車体フレーム２の下部には、踏力アシスト
用の電動モータを含む電動補助ユニット１が設けられて
いる。電動補助ユニット１の電源スイッチ２９はダウン
パイプ２２上のヘッドパイプ２１の近傍に設けられてい
る。なお、電源スイッチ２９は、ハンドルポスト２７Ａ
前方のハンドル２７に設けても良い。

【００１５】電動補助ユニット１に回転自在に支承され
たクランク軸１０１の左右両端にはクランク１１を介し
てペダル１２が軸支されている。電動補助ユニット１か
ら後方側に延出される左右一対のリヤロアアーム２５の
後端間には、駆動輪としての後輪ＷＲが軸支されてい
る。シートポスト２３の上部および両リヤロアアーム２
５の終端間には、左右一対のリヤアッパアーム２４が設
けられている。シートポスト２３には、上端にシート３
０を備えるシートパイプ３１が摺動自在に装着されてい
て、シート３０の上下位置が調整可能となっている。

【００１６】シート３０の下方でシートポスト２３の後
部には、バッテリ４を収納したバッテリ収納ケース５
（以下、収納ケースと呼ぶ）が取り付けられている。バ
ッテリ４は、略直方体のバッテリケースに収容された複
数のバッテリセルを含み、該バッテリ４は長手方向が略
上下方向となるようにシートポスト２３に沿って設置さ
れる。

【００１７】バッテリ４の長手方向の端部（図１では上
端）には、車体右側寄りに把持部を位置させた取っ手４
１が設けられている。取っ手４１はバッテリ４に対して
回動自在に軸支されていて、常時はバッテリ４のコーナ
部に設けられた凹部へ退避させられている。一般的に、
運転者は車体の左側に立つことが多いので、取っ手４１
の把持部を車体右側、その回転軸（図示せず）を車体中
央に配置したことにより、取っ手４１を立て易くでき
る。また、利用者が乗車している位置から容易にバッテ
リ残量を確認できるよう、シート３０から左側に偏倚し
た位置にバッテリ残量計４２が設けられている。

【００１８】図３において、バッテリ４の後方には、該
バッテリ４を施錠・解錠するための操作レバー４５とホ
イールロック装置１００が設置されている。操作レバー
４５はバッテリ収納ケースの後側に設けられた、上下方
向に長くかつ断面がほぼ矩形の側室５０に挿入されてい
る。側室５０の下部には、捩じりバネ５１により、右側
視時計方向に付勢された係合フック５２が設けられてい
る。この係合フック５２は、バッテリ装填時には、バッ
テリ４の下部に設けられた断面が「く」の字形の凹部４
７と係合し、バッテリを収納ケース５に固定する。バッ
テリ４は係合フック５２により下部を固定されるので、
車体が振動しても上下および左右に移動せず、安定な装
着状態を維持する。

【００１９】シートポスト２３の上部に設けられている
シート３０は、レバー６５のロック解除操作によってシ
ート３０をバッテリ４の引き出しの邪魔にならない位置
まで前倒しに回動可能である。但し、シート３０を前倒
ししたとしても、係合フック５２が凹部４７と係合して
いる状態においてはバッテリ４を上方に引き出すことは
できない。

【００２０】操作レバー４５は側室５０を形成する壁と
の間に懸架されるスプリング（図示せず）によって常時
上方へ付勢されている。バッテリ４を自転車に装着する
ときは、シート３０を前倒しして、充電されたバッテリ
４を上方から収納ケース５に挿入する。バッテリ４のほ
ぼ全体が収納ケース５内に入ると、バッテリ４の下端が
係合フック５２の側部に当接し、係合フック５２は反時
計方向に押圧される。さらにバッテリ４が収納ケース５
の奥の方へ収納されると、バッテリ４の「く」の字形凹
部４７に係合フック５２が弾性的に係合し、バッテリ４
は収納ケース５に固定される。これと同時に、バッテリ
４の底部に設けられた＋、−の出力端子（放電接点）
と、シートポスト２３に溶接等で固着されたバッテリブ
ラケット４９にねじで固定された接点ユニット６０とが
電気的および機械的に接続される。この接続は、バッテ
リ４の自重と係合フック５２による押圧とにより、安定
したものになる。

【００２１】バッテリ４を取り外す際は、操作レバー４
５を下へ押し込み、その先端で係合フック５２を押圧す
る。係合フック５２は操作レバー４５の先端で押される
とバネ５１に抗して図中反時計方向へ回動される。そう
すると、係合フック５２が凹部４７から脱出して係止が
解除される。係合フック５２と凹部４７との係合が解除
されると、バッテリ４を上方へ引き出すことが可能とな
る。バッテリ４の引き出しには前記取っ手４１を利用す
ることができる。

【００２２】バッテリ収納ケース５の上部はリヤアッパ
アーム２４に溶接等で固定されたブラケット４０にねじ
３９により固定され、このブラケット４０にはさらにホ
イールロック装置１００、リヤフェンダ３４もそれぞれ
ねじ４４ａ、４４ｂで固定される。

【００２３】シートポスト２３にはバッテリブラケット
４９の前端が溶接され、かつバッテリブラケット４９の
後端には、リヤロアアーム２５の前端がハンガー部９０
に対してボルトで結合されている。電動補助ユニット１
は、ダウンパイプ２２の後端、バッテリブラケット４９
の前端近傍およびバッテリブラケット４９の後端近傍の
リヤロアアーム２５の３か所において、ハンガー部９
２、９１、９０により車体フレーム２に対してボルト止
めにより固定、懸架されている。特に、ハンガー部９２
は電動補助ユニット１のクランク軸１０１よりも下方部
に位置し、Ｕ字形状の車体フレーム２の谷部つまり最下
端部をクランク軸１０１より下方に位置させるようにし
ている。

【００２４】こうして、車体フレーム２の谷部の高さが
低く抑えられるので“跨ぎ易さ”が向上する。また、電
動補助ユニット１はダウンパイプ２２の下端部に設けた
低位置のハンガー部９２で支持できるので、より下方へ
配置でき、低重心化が実現されている。

【００２５】電動補助ユニット１内には、クランク軸１
０１、第１アイドル軸１０２、第２アイドル軸１０３、
および駆動スプロケット１３が結合された出力軸１０
５、ならびにこれらの軸間で動力を伝達するギヤ１１
１、１０２ｄ，１０２ｅ，１１５等が設けられている。
また、前記クランク軸１０１と平行な回転軸１０４を有
する電動モータＭが取り付けられている。モータＭは電
動補助ユニット１から後方への突出部を小さくするた
め、その回転軸１０４がクランク軸１０１と平行になる
ように配置されている。したがって、クランク軸１０１
と後輪ＷＲとの間隔を小さくでき、ホイールベースが長
くなるのを回避できる。

【００２６】クランク軸１０１から入力された踏力は第
１アイドル軸１０２に増速伝達され、さらに第１アイド
ル軸１０２から出力軸１０５に伝達され駆動スプロケッ
ト１３が回転される。駆動スプロケット１３の回転はチ
ェーン６を介して後輪ＷＲのホイールスプロケット１４
（図１参照）へ伝達される。電動補助ユニット１の構造
に関してはさらに図４〜図６に関して後述する。

【００２７】シートポスト２３の後方のバッテリブラケ
ット４９上に搭載されたバッテリ４はモータＭへ給電
し、モータＭは、第１アイドル軸１０２上に設けられた
踏力検知機構（後に詳述する）によって検知された踏力
に応じた補助動力を発生する。モータＭの回転は第２ア
イルド軸１０３に伝達され、第１アイドル軸１０２で人
力（踏力）と合成されて出力軸１０５へ伝達される。

【００２８】なお、図１および図２に示すように、駆動
スプロケット１３の全部およびチェーン６の上半分はチ
ェーンカバー３２で覆われている。この自転車は、クラ
ンク軸１０１と同心に駆動スプロケットを配しているわ
けではないので、チェーンカバーがクランク軸１０１を
軸とした円弧部分を有することは必須ではない。しか
し、外観性や足の引っ掛かりの防止や、電動補助ユニッ
ト１を保護する目的、ならびに、長年親しまれている自
転車のイメージを残す観点から、チェーンカバー３２を
クランク軸１０１を中心とする円周状に周囲まで拡張し
てある。

【００２９】図４は、前記電動補助ユニット１の第１実
施形態の部分透過側面図、図５は、図４のＡ−Ａ線に沿
った歯車列を示す断面図、図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿
った歯車列を示す断面図であり、それぞれ前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。

【００３０】図４，５において、電動補助ユニット１の
ケース１０はアルミ製であり、ケース１０の左半体（左
ケース）１０Ｌおよび右半体（右ケース）１０Ｒを複数
のボルト７８１で結合して構成される。

【００３１】本実施形態では、前記各ハンガー部９０、
９１、９２に左右ケースの割面がないので、電動補助ユ
ニット１を車体フレーム２に搭載したまま、前記ボルト
７８１を外すことにより左右ケースを割ることができ
る。具体的には、各ハンガー部９０、９１、９２が左ケ
ース１０Ｌにのみ設けられ、左ケース１０Ｌを車体フレ
ーム２に残したまま右ケース１０Ｒを取り外すことがで
きるので、内蔵のコントロールユニット８やモータＭの
メンテナンスが容易になる。なお、左ケース１０Ｌ側の
モータＭおよびその駆動系をメンテナンスする際は、後
述する樹脂カバー１０Ａを外してユニット内部を露出さ
せる。

【００３２】ケース１０には、踏力入力軸としてのクラ
ンク軸１０１がベアリング１８１，１８２により回転自
在に軸支されている。クランク軸１０１には、ワンウエ
イクラッチ１６１を介して大径の増速ギア１１１が軸支
されている。したがって、クランク軸１０１を逆転させ
ても増速ギア１１１は逆転しない。クランク軸１０１の
後方下部には、クランク軸１０１の回転方向と駆動スプ
ロケット１３の回転方向とを一致させるための第１アイ
ドル軸１０２が軸支され、本実施形態では、当該第１ア
イドル軸１０２が踏力（トルク）検知機構を具備してい
る。

【００３３】前記第１アイドル軸１０２は、左右に２分
割されて横方向へ同軸状に配置された中空の第１および
第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂと、各ドライブ軸１
０２ａ，１０２ｂの内部に挿通されて各ドライブ軸１０
２ａ，１０２ｂと両端部でスプライン結合されたトーシ
ョンバー１０２ｃと、前記各ドライブ軸１０２ａ，１０
２ｂを相互に軸方向へ弾発するスプリング１０２ｓとを
主要構成とし、第１ドライブ軸１０２ａの外周小径部に
形成された小径のギア歯１１３が前記クランク軸１０１
の増速ギア１１１と歯合する。前記第１および第２ドラ
イブ軸１０２ａ，１０２ｂは、それぞれベアリング１８
３ａ，１８３ｂおよびベアリング１８４によって、それ
ぞれ左ケース１０Ｌおよび右ケース１０Ｒに対して回転
自在に軸支されている。

【００３４】このような構成によれば、クランク軸１０
１に入力された踏力は増速ギア１１１およびギア歯１１
３により増速され、そのトルクは減ぜられるため、トー
ションバー１０２ｃに加わるトルクは低く抑えられる。
このため、トーションバー１０２ｃの小型化が可能とな
り、踏力検知機構全体をコンパクトにできる。

【００３５】また、本実施形態では第１アイドル軸１０
２をアッセンブリ化して単体でも容易に取り扱えるよう
に、トーションバー１０２ｃの左端にクリップ７７１を
嵌合して非軸支状態での各ドライブ軸１０２ａ，１０２
ｂの脱落を防止し、さらには他の構成部品の散逸も防止
している。すなわち、トーションバー１０２ｃの右側端
には第２ドライブ軸１０２ｂが圧入固定され、左側端に
は第２ドライブ軸１０２ａが挿抜自在に保持されてい
る。

【００３６】前記第２ドライブ軸１０２ｂの外周小径部
には第１ギア１０２ｄが結着され、外周大径部にはワン
ウエイラチェット１６２を介して第２ギア１０２ｅが連
結されている。したがって、モータＭが停止状態にあっ
て人力により走行しているときは、ギア１０２ｅからモ
ータ側は回転しない。

【００３７】第１ドライブ軸１０２ａの外周大径部に
は、端面に２つの凸カム部９２１ａを有するスライダ９
２１がスプライン結合により軸方向への摺動を許容して
結合されている。ボールカップ９２４は変位検知レバー
１５２（図６）と係合し、コイルスプリング９２３によ
り第２ドライブ軸１０２ｂ側へ常時押し付けられる。ボ
ールカップ９２４は前記スライダ９２１を、その回転を
吸収しながら第２ドライブ軸１０２ｂへ常時押し付け
る。

【００３８】図１０は、前記第２ドライブ軸１０２ｂの
機能を説明するための図であり、同図(a) は断面図、同
図(b) は同図(a) をＣ−Ｃ線側から見込んだ図、同図
(c) は、前記端面における側面を直線的に模して示した
図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表
している。

【００３９】本実施形態では、第２ドライブ軸１０２ｂ
の端面に、前記スライダ９２１の第２ドライブ軸１０２
ｂ側端面に設けられた２つの凸カム部９２１ａと係合す
る２つの凹状カム溝９２２が円周方向に形成されてい
る。

【００４０】クランク軸１０１に入力された踏力に応じ
て、第１および第２ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂ間に
回転方向の捩じれ（位相差）が生じると、第２ドライブ
軸１０２ｂとスライダ９２１との間にも位相差が生じ、
凸状カム９２１ａと凹状カム溝９２２との相対位置が、
図１０(c) の左側に示した関係から右側に示した関係の
ように変化してスライダ９２１が軸に沿って車体左側へ
摺動する。この結果、前記変位検知レバー１５２が前記
コイルスプリング９２３の弾性力に抗して軸方向に沿っ
て車体左方向に変位する。

【００４１】したがって、本実施形態では変位検知レバ
ー１５２の軸方向への変位量が、クランク軸１０１に入
力された踏力を代表することになる。上記した踏力検知
機構により、軸方向への変位量として検知された踏力
は、後に詳述するストロークセンサ１５０（図６参照）
によって電気信号に変換されてコントロールユニット８
へ伝送される。

【００４２】また、第２ドライブ軸１０２ｂの端面に
は、第１ドライブ軸１０２ａの端面に設けられたストッ
パ凸部９２１ｂと嵌合するストッパ孔９２２ａが設けら
れ、各ドライブ軸１０２ａ，１０２ｂの過大な捩じれが
防止されるように構成されている。これにより、小型化
されたトーションバー１０２ｃを有効に保護することが
可能となり、より一層の小型化が達成される。

【００４３】なお、図５、６においてトーションバー１
０２ｃを中心として右側は、凸状カム９２１ａと凹状カ
ム９２２とが合致している踏力トルクなしの状態［図１
０(c) の左側］を示し、左側は各カムの作用によりスラ
イダ９２１が車体左側へ移動している踏力トルク有り状
態［図１０(c) の右側］を示している。

【００４４】前記第１アイドル軸１０２の後下方には、
第２アイドル軸１０３がベアリング１８５，１８６によ
って回転自在に軸支されている。第２アイドル軸１０３
の外周部には、前記第２ドライブ軸１０２ｂの第２ギア
１０２ｅと歯合するギア歯１１４が形成され、端部には
樹脂ギア１１５がネジ止め固定されている。

【００４５】前記第２アイドル軸１０３の後下方には電
動モータＭが配置され、その回転軸１０４はベアリング
１８７，１８８によって回転自在に軸支されている。な
お、前記ベアリング１８８およびモータハウジング１０
Ｍは左ケース１０Ｌに対してのみ保持され、右ケース１
０Ｒによっては保持されていない。したがって、右ケー
ス１０Ｒの着脱に際して電動モータＭの着脱は不要であ
り、右ケース１０Ｒの着脱を容易に行うことができる。

【００４６】前記モータハウジング１０Ｍはボルト７８
２により、Ｏリング１０Ｓを介して左ケース１０Ｌに締
結されている。モータＭの回転軸１０４には、モータコ
イル１３０を含むステータロータ１３１が固定され、ス
テータロータ１３１の周囲には磁石１３２が設けられて
いる。回転軸１０４の一端には、前記第２アイドル軸１
０３の樹脂ギア１１５と歯合するギア歯１１６が固定さ
れている。これにより、高速回転するギア１１５，１１
６のギア音を抑制できる。各ギア１１５，１１６の車体
左側には、樹脂カバー１０Ａが左ケース１０Ｌにボルト
７８３により締結されており、さらに防音効果を高めて
いる。

【００４７】樹脂カバー１０Ａと左ケース１０Ｌとの接
合面には、全面にわたって防水シール１０Ｂが設けられ
ている。さらに、この接合面の外周に沿って防水リブ１
０Ｃを設けることにより、防水性を一層高めている。こ
のため、樹脂カバー１０がボルト７８３による締結時に
変形しても防水性が確保される。

【００４８】図６において、前記第１アイドル軸１０２
の後上方には、出力軸１０５がベアリング１９１，１９
２によって回転自在に軸支されている。出力軸１０５に
は、前記第２ドライブ軸１０２ｂの第１ギア１０２ｄと
歯合する第４ギア１１８が設けられ、ケース１０から露
出した端部には前記駆動スプロケット１３が固定されて
いる。

【００４９】前記ケース１０の前方空間内では、図３，
５に示したように、当該電動補助ユニット１を制御する
平板状のコントロールユニット８がクランク軸１０１の
前方下部に搭載されている。コントロールユニット８
は、樹脂製の皿状ケース８１内にコントロール基板８２
を収容し、隙間部および基板表面を絶縁樹脂８３で樹脂
モールドして構成される。前記コントロール基板８２に
は、各種の制御回路８２０や複数のパワートランジスタ
（ＦＥＴ）８２１ａ，ダイオード８２１ｂと共に回転セ
ンサ８２２が搭載され、発熱を伴う各素子８２１ａ，８
２１ｂはアルミ製の放熱板８２９に面接触固定されてい
る。放熱板８２９はアルミ製の右ケース１０Ｒに面接触
固定されている。

【００５０】前記コントロールユニット８は車体前方か
ら後方へ向かって後ろ下がりに配置され、かつ、コント
ロール基板８２の部品実装面が内側を向くように取り付
けられている。前記回転センサ８２２は、コントロール
基板８２の端部近傍において、クランク軸１０１の増速
ギア１１１のギア歯と対向するように固定されている。
したがって、各発熱性素子８２１ａ，８２１ｂが発生す
る熱は右ケース１０Ｒに放熱され、左ケース１０Ｌ近傍
に配置された回転センサに熱的な悪影響が及ぶことがな
い。

【００５１】このように、本実施形態では、コントロー
ルユニット８に回転センサ８２２を設け、クランク軸１
０１と同期回転する回転体（大径ギア１１１）の近傍に
回転センサ８２２が配置されるようにコントロールユニ
ット８を配置したので、回転センサ用の設置スペースを
別途に確保する必要がなく、電動補助システム全体をコ
ンパクトにすることができる。また、回転センサ８２２
とコントロールユニット８との距離を短くすることがで
きるので、配線コードが不要となるのみならず、回転セ
ンサ８２２の出力信号へのノイズの混入を抑えることが
できる。

【００５２】さらに、コントロールユニット８は、電動
補助ユニット１が車体フレーム２に取り付けられた姿勢
においてクランク軸１０１の前方下部に配置されるよう
にしたので、走行時には高い空冷効果が得られて冷却効
率が向上する。

【００５３】さらに、本実施形態ではコントロール基板
８２を、当該電動補助ユニット１が車体フレームに取り
付けられた姿勢において、車体フレームの前方から後方
に向かって後ろ下がりに配置したので、電動補助ユニッ
トの前方下部の外観形状を変形させることなく、かつ既
存の内部空間を有効利用しながらコントロール基板を電
動補助ユニットに内蔵させることができる。このとき、
コントロール基板８２を、その回路部品の実装面が内側
を向くように配置すればメンテナンスが容易になる。

【００５４】一方、回転センサ８２２の取り付け位置に
対応した皿状ケース８１の底部外側には、底面に沿って
平行に延びる位置決めピン８１１が形成されており、ケ
ース１０の対向部分には、前記位置決めピン８１１を挿
貫される位置決め孔９１１が形成されている。同様に、
皿状ケース８１の側面外側（図４参照）には、側面に沿
って平行に延びる位置決めピン８１２が形成されてお
り、ケース１０の対向部分には、前記位置決めピン８１
２を挿貫される位置決め孔９１２が形成されている。こ
れにより、ユニット８の２面を位置決めでき、回転セン
サ８２２と大径ギア１１１とのクリアランスを規定状態
に保持できるようになる。

【００５５】コントロールユニット８すなわち皿状ケー
ス８１は、前記各位置決めピン８１１，８１２が各位置
決め孔９１１，９１２の入口へあてがわれたときは前記
回転センサ８２２が未だ大径増速ギア１１１とは対向せ
ず、その後、ピン８１１，８１２が孔９１１，９１２に
挿入されはじめた後に、増速ギア１１１のギア歯と回転
センサ８２２との相対的な位置関係（対向関係）が予定
の関係となるように、前記ケース１０に対して位置決め
される。このため、コントロールユニット８を固定する
際に、近接する増速ギア１１１と回転センサ８２２とが
干渉することなく、その組み付けが容易である。

【００５６】また、ケース１０に対するコントロールユ
ニット８の固定は、図５に示したように、前記回転セン
サ８２２および位置決めピン８１１が設けられた端部と
は反対側の端部において、皿状ケース８１の両側部をケ
ース１０にネジ８３１（８３１ａ，８３１ｂ：図４参
照）によりネジ止めすることにより行われる。

【００５７】このように、本実施形態では、コントロー
ルユニット８に位置決め手段としての位置決めピン８１
１，８１２を設け、コントロールユニット８を補助動力
ユニット１内の所定の位置に所定の姿勢で固定できるよ
うにしたので、コントロールユニット８を位置決め固定
するだけで、回転センサ８２２と回転体（増速ギア１１
１）との相対的な位置関係を予定の関係に保持すること
ができ、回転数の検出精度を確保することができる。

【００５８】しかも、本実施形態では、コントロールユ
ニット８の一側部に設けた位置決め手段によりコントロ
ールユニット８の一側部を電動補助ユニット１に係合さ
せ、他の側部において締結手段により締結されるので、
締結構造が簡単で部品点数も少なくなる。

【００５９】ところで、本実施形態の電動モータＭは、
図６に示したように、出力取出側の端面に電源端子７５
２が配置されているので、その電源コード７５１は電動
モータＭの出力取出側から前記コントロールユニット８
まで引き回す必要がある。しかしながら、ケース１０内
では電動モータＭの出力取出側に多数のギア列が配置さ
れているため、電源コード７５１は左ケース１０Ｌの内
側端面に沿って引き回すよりも右ケース１０Ｒの内側端
面に沿って引き回すことが望ましい。

【００６０】そこで、本実施形態では、モータハウジン
グ１０Ｍに隣接して設けられた左ケース１０Ｌの内壁７
５６と平行に、第２の内壁７５４を別途に設けて各内壁
７５４、７５６で囲まれた空間（コード通路）７５３を
形成し、電動モータＭの出力取出側の端面から引き出さ
れる電源コード７５１を前記コード通路７５３を通して
右ケース１０Ｒの内側端面まで引き回し、さらに、この
内側端面に沿ってコントロールユニット８まで引き回す
ようにしている。

【００６１】上記した特徴によれば、電源コードがユニ
ットケース内の左ケース１０Ｌ側の内側端面から右ケー
ス１０Ｒ側の内側端面へ、コード通路を介して導かれる
ので、電源コードがギア列や他の構成部材等と干渉する
恐れがない。

【００６２】さらに、本実施形態では電源コード７５１
を右ケース１０Ｒの内側端面に拘束するため、前記軸受
け用ベアリング１８４，１８５を支持するために右ケー
ス１０Ｒの内側端面に立設した各軸受け用ボス７４９，
７４８を橋渡しするようにクランパ７５５を設け、前記
電源コード７５１は各ボス７４９，７４８およびクラン
パ７５５で囲まれた通路を通すことでクランプするよう
にした。このように、既存のボス７４９，７４８を橋渡
しするようにクランパ７５５を設ければ、簡単な構成で
電源コード７５１を確実にクランプすることができる。

【００６３】このような構成において、人力としての踏
力は、ペダル１２およびクランク１１を介してクランク
軸１０１に入力され、さらに増速ギア１１１を介して第
１アイドル軸１０２の第１ドライブ軸１０２ａから第２
ドライブ軸１０２ｂへ伝達される。一方、電動モータＭ
の回転トルクは、ギア１１５および第２アイドル軸１０
３、ギア歯１１４、第２ギア１０２ｅを介して第２ドラ
イブ軸１０２ｂに伝達されて前記踏力と合成される。第
２ドライブ軸１０２ｂ上の合力は、第１ギア１０２ｄお
よび第４ギア１１８を介して出力軸１０５へ伝達され、
さらに駆動スプロケット１３およびチェーン６を介して
後輪ＷＲへ伝達される。

【００６４】ここで、第１アイドル軸１０２のボールカ
ップ９２４には、図６に示したように、一端をピン１５
３によって揺動自在に支持された変位検知レバー１５２
の略中央部が係合しており、変位検知レバー１５２の他
端には、右ケース１０Ｒに固定されたストロークセンサ
１５０のストローク検知シャフト１５１が連結されてい
る。したがって、クランク軸１０１に入力された踏力に
応じて第１アイドル軸１０２の第１および第２ドライブ
軸１０２ａ，１０２ｂ間に位相差が生じ、この位相差に
応じてボールカップ９２４が軸方向に変位すると、これ
が変位検知レバー１５２を揺動させ、ストロークセンサ
１５０に伝達されて検知される。

【００６５】検知された踏力は電気信号に変換されてコ
ントロールユニット８へ供給される。コントロールユニ
ット８は、前記回転センサ８２２により検知されたクラ
ンク軸（増速ギア１１１）の回転速度と前記検知された
踏力とに基づいて最適なアシストトルクを決定し、当該
アシストトルクを電動モータＭが発生するように、当該
電動モータＭへ供給する駆動電流を前記パワートランジ
スタ８２１ａにより適宜に制御する。

【００６６】本実施形態では、クランク軸１０１に入力
された踏力を機械的変位量に変換する踏力検知機構を当
該クランク軸１０１に隣接した第１アイドル軸１０２上
に設けたので、踏力検知機構を別途に設ける際には必要
となるスペースが不要となり、電動補助ユニット１を大
型化することなくコントロールユニット８の設置スペー
スを確保できるようになる。

【００６７】さらに、本実施形態では第２ドライブ軸１
０２ｂがスプリング１０２ｓによって右ケース１０Ｒ側
（ベアリング１８４）へ常時押し付けられて位置決めさ
れるため、その第１ドライブ軸１０２ａ側の端面に形成
された凹状カム溝９２２の軸方向位置も右ケース１０Ｒ
に対して位置決めさせることになる。そして、ストロー
クセンサ１５０も右ケース１０Ｒに設けられたボスに固
定されているので、右ケース１０Ｒに対して正確に位置
決めされていることになる。

【００６８】ここで、本実施形態では第２ドライブ軸１
０２ｂに対する第１ドライブ軸１０２ａの変位量が、ス
トロークセンサ１５０により踏力として検知されるの
で、第２ドライブ軸１０２ｂとストロークセンサ１５０
との相対位置に個体差があると踏力を精度良く検知する
ことができない。これに対して、本実施形態では第２ド
ライブ軸１０２ｂおよびストロークセンサ１５０が同一
物（右ケース１０Ｒ）に対して位置決めされているの
で、両者の相対位置は常に一定に保たれるので、踏力を
精度良く検知することができる。

【００６９】図７は、前記電動補助ユニット１の第２実
施形態の部分透過側面図であり、図８は、図７のＢ−Ｂ
線に沿った歯車列を示す断面図、図９は、図７のＡ−Ａ
線に沿った歯車列を示す断面図であり、それぞれ前記と
同一の符号は同一または同等部分を表している。

【００７０】上記した第１実施形態では、駆動モータＭ
が発生する補助動力が第２アイドル軸１０３を介して第
１アイドル軸１０２へ伝達され、当該第１アイドル軸１
０２において踏力と合成された後に出力軸１０５へ伝達
されていたが、本実施形態では、駆動モータＭが発生す
る補助動力が第２アイドル軸１０３を介して出力軸１０
５へ直接伝達されるようにしている。

【００７１】すなわち、駆動モータＭの回転軸１０４に
発生した補助動力は樹脂ギア１１５を介して第２アイド
ル軸１０３へ伝達される。この第２アイドル軸１０３に
は、出力軸１０５のギア１１９と歯合するギア歯１０３
ａが形成されており、第２アイドル軸１０３に伝達され
た補助動力はギア歯１０３ａ、ギア１１９を介して出力
軸１０５へ伝達される。

【００７２】一方、クランク軸１０１に入力された踏力
は、増速ギア１１１、第２アイドル軸１０３および第１
ドライブ軸１０２ａのギア歯１１３を介して第１アイド
ル軸１０２へ伝達され、さらに、第２ドライブ軸１０２
ｂのギア歯および出力軸１０５の第４ギア１１８を介し
て出力軸１０５へ伝達され、ここで前記補助動力と構成
される。

【００７３】このように、本実施形態では、電動モータ
Ｍの発生する補助動力を出力軸１０５へ直接伝達するこ
とができるので、上記した各実施形態のように、合力軸
としての第１アイドル軸を介する場合に比べて第１アイ
ドル軸上に設けられるギア数が減ぜられる。このため、
第１アイドル軸上に設けられる踏力検知機構の占有スペ
ースが増えて設計の自由度が増す。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果が達
成される。

【００７５】(1) 請求項１の発明によれば、コントロー
ル基板が１枚になって部品点数が削減され、コントロー
ルユニットの取り付けも容易になる。また、走行中のコ
ントロール基板に対する空冷効果が大きくなって冷却効
率が向上する。さらに、コントロール基板が低い位置に
配置されることになるので低重心化が可能になる。

【００７６】(2) 請求項２の発明によれば、電動補助ユ
ニットの前方下部の外観形状を変形させることなく、か
つ既存の内部空間を有効利用してコントロール基板面積
を確保しながら、これを電動補助ユニットに内蔵させる
ことができる。

【００７７】(3) 請求項３の発明によれば、回路部品の
実装面が内側を向いているので、そのメインテナンスが
容易になる。

【００７８】(4) 請求項４の発明によれば、質量の大き
な電動補助ユニットを車体フレームの下方に搭載される
ので、アシスト自転車の低重心化が可能になる。

【００７９】(5) 請求項５の発明によれば、質量の大き
な電気モータおよびバッテリが、それぞれ車両底部およ
び前後方向の中央部に配置されるので、重心位置を車両
の中央下部に置くことができ、操縦性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動補助ユニットを適用した電動補助
自転車の側面図である。

【図２】図１に示した自転車の要部を示す右側面図であ
る。

【図３】図１の要部拡大図である。

【図４】電動補助ユニットの第１実施形態の部分透過側
面図である。

【図５】図２のＡ−Ａ線に沿った歯車列を示す断面図で
ある。

【図６】図２のＢ−Ｂ線に沿った歯車列を示す断面図で
ある。

【図７】電動補助ユニットの第２実施形態の部分透過側
面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った歯車列を示す断面図で
ある。

【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿った歯車列を示す断面図で
ある。

【図１０】第１アイドル軸の機能を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１…電動補助ユニット、４…バッテリ、５…バッテリ収
容ケース、８…コントロールユニット、１０…ケース、
１０Ｒ…右ケース、１０Ｌ…左ケース、１３…駆動スプ
ロケット、８１…皿状ケース、８２…コントロール基
板、１０２…第１アイドル軸、１０２ａ…第１ドライブ
軸、１０２ｂ…第２ドライブ軸、１０２ｅ…第２ギア、
１０３…第２アイドル軸、１０５…出力軸、１１１…増
速ギア、１１５…樹脂ギア、１１８…第４ギア、１３１
…ロータ、１５０…ストロークセンサ、１５２…変位検
知レバー、１６１、１６２…ワンウエイクラッチ、１８
１，１８２，１８３ａ，１８３ｂ，１８５，１８６，１
８７，１８８…ベアリング、８１１，８１２…位置決め
ピン、９２１…スライダ、９２４…ボールカップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢野 満 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 丸山 智千 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸に入力される踏力に応答して
   補助動力を発生する電動モータおよびそのコントロール
   基板を内蔵し、前記補助動力および踏力を合成して駆動
   輪へ伝達する電動補助ユニットにおいて、 前記コントロール基板は、当該電動補助ユニットが車体
   フレームに取り付けられた姿勢においてクランク軸の前
   方下部に位置するように配置されたことを特徴とする電
   動補助ユニット。
2. 【請求項２】 前記コントロール基板は、当該電動補助
   ユニットが車体フレームに取り付けられた姿勢におい
   て、車体フレームの前方から後方に向かって後ろ下がり
   に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電動補
   助ユニット。
3. 【請求項３】 前記コントロール基板は、回路部品の実
   装面を内側に向けて配置されたことを特徴とする請求項
   １または２に記載の電動補助ユニット。
4. 【請求項４】 前記車体フレームは、 前方から後ろ下がりに延びて下向きに凸状のメインフレ
   ームと、 前記メインフレームの後部近傍から分岐して後方上部へ
   延びたシートポストとを含み、 前記電動補助ユニットは、その前方がクランク軸よりも
   低い位置で前記メインフレームの後端部と連結され、そ
   の上部が前記シートポストに懸架されるように連結され
   たことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の電動補助ユニット。
5. 【請求項５】 前記電気モータは、当該電動補助ユニッ
   トが車体フレームに取り付けられた姿勢において前記ク
   ランク軸の後方に配置され、当該電気モータへ給電する
   バッテリは、前記電動補助ユニット上に前記シートポス
   トの後側に沿って搭載されたことを特徴とする請求項４
   に記載の電動補助ユニット。