JP2001219888A - 電動補助自転車のパワーユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パワーユニットの軽量化と構造簡素化とコンパ
クト化を図るとともに組立を容易にして製造コストダウ
ンを実現する。 【解決手段】本発明に係る電動補助自転車のパワーユニ
ットは、乗員のペダル踏力と電動モーターの駆動補助力
を合成し、その合力を駆動輪側に出力する合力装置と、
上記駆動補助力を減速して上記合力装置に伝達する減速
歯車列とを備えた電動補助自転車のパワーユニットにお
いて、合力装置（４３）の駆動補助力入力部材（６０）
を外周歯車状に形成し、この駆動補助力入力部材（６
０）の外周歯（６４）に減速歯車列（８２）のファイナ
ルドライブギヤ（１０２）を噛み合わせたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車体フレームに取
り付けられ、乗員のペダル踏力と電動モーターの駆動補
助力を合力装置により合成し、その合力を駆動輪側に出
力するように構成された電動補助自転車のパワーユニッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な電動補助自転車は、自転車のも
のに近い構造の車体フレームにパワーユニットが搭載さ
れている。パワーユニットは、金属製のケーシング（ボ
ディー）にクランク軸（ペダル軸）が軸支されるととも
に、電動モーターと合力装置が内蔵され、クランク軸に
入力される乗員のペダル踏力と、電動モーターから出力
される駆動補助力が合力装置により合成され、その合力
が駆動輪（一般に後輪）側に出力されるように構成され
ている。なお、パワーユニットには複数のギヤが組み合
わされてなる減速歯車列が内蔵され、この減速歯車列に
より電動モーターの駆動補助力が数段階に減速されて合
力装置に伝達されるようになっている。

【０００３】例えば特開平８−２８２５７３号公報に記
載されているパワーユニットでは、電動モーターと合力
装置と減速歯車列を構成する各歯車の軸方向が全てクラ
ンク軸に平行にされ、電動モーターと合力装置が前後方
向に配列されるとともに、電動モーターと合力装置の側
方に減速歯車列が沿うようにレイアウトされ、これによ
りパワーユニットのコンパクト化が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のパワーユニットでは、減速歯車列の最後尾
に位置する大径なファイナルドリブンギヤが、同じく外
径の大きな合力装置に対して別部品として設けられてい
たため、大型部品の数が多くてパワーユニットが高重量
であった上、構成が複雑で組立が困難であり、その製造
コストが高かった。

【０００５】しかも、このように別体に設けられた合力
装置とファイナルドリブンギヤとが軸方向に離間して配
置される場合が多く、これによりケーシングが大型化
し、この点でも重量増大と製造コストアップを余儀無く
されていた。

【０００６】また、電動モーターと合力装置を前後方向
に配列した場合、電動モーターと合力装置との間の軸間
距離を詰めることができないので充分なコンパクト化を
達成することができない。

【０００７】本発明に係る電動補助自転車のパワーユニ
ットは、上記問題点を解決するべく発明されたものであ
り、その目的は、パワーユニットの軽量化と構造簡素化
とコンパクト化を図るとともに組立を容易にして製造コ
ストダウンを実現し、併せて電動補助自転車のホイール
ベース短縮および車体フレームの剛性向上を達成するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る電動補助自転車のパワーユニットは、
請求項１に記載したように、乗員のペダル踏力と電動モ
ーターの駆動補助力を合成し、その合力を駆動輪側に出
力する合力装置と、上記駆動補助力を減速して上記合力
装置に伝達する減速歯車列とを備えた電動補助自転車の
パワーユニットにおいて、上記合力装置の駆動補助力入
力部材を外周歯車状に形成し、この駆動補助力入力部材
の外周歯に上記減速歯車列のファイナルドライブギヤを
噛み合わせたことを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る電動補助自転車のパワ
ーユニットは、請求項２に記載したように、請求項１の
構成において、乗員のペダル踏力が入力されるクランク
軸に前記合力装置を同軸的に設けるとともに、平面視で
前記電動モーターと合力装置の最大外径部を幅方向にず
らしてその間に前記減速歯車列を配置した。

【００１０】さらに、本発明に係る電動補助自転車のパ
ワーユニットは、請求項３に記載したように、請求項１
の構成において、側面視で前記合力装置の少なくとも最
大外径部が車体フレームのシートパイプ下端に重なるよ
うにケーシングを造形した。

【００１１】そして、本発明に係る電動補助自転車のパ
ワーユニットは、請求項４に記載したように、乗員のペ
ダル踏力と電動モーターの駆動補助力を合成し、その合
力を駆動輪側に出力する合力装置と、上記ペダル踏力に
対する駆動補助力のアシスト比を検知して駆動補助力の
出力を制御するコントローラーとを備えた電動補助自転
車のパワーユニットにおいて、上記合力装置に含まれる
ペダル踏力入力部材と駆動補助力入力部材を同軸的に軸
支して互いに相対回転可能かつ軸方向には不動にし、上
記ペダル踏力入力部材に設けた複数のペダル踏力検出突
起と上記駆動補助力入力部材に設けた複数の駆動補助力
検出突起を周方向に交互に配列して上記各々の検出突起
のペアの間に軸方向に拡張する複数の楔状空間を形成
し、上記楔状空間の開放側にスライダーを軸支し、上記
スライダーと楔状空間との間に複数の転動部材を介在さ
せ、スライダーを上記転動部材側に付勢することにより
転動部材の遊びを無くすとともに、スライダーの軸方向
への動きを検出する位置センサーを設け、この位置セン
サーの検出データを上記コントローラーに入力し、上記
アシスト比が所定の値になるように上記電動モーターの
駆動補助力をコントローラーに制御させたことを特徴と
する。

【００１２】また、本発明に係る電動補助自転車のパワ
ーユニットは、請求項５に記載したように、請求項４の
構成において、側面視で前記合力装置の最大外径部が車
体フレームのシートパイプ下端に重なるようにケーシン
グを造形した。

【００１３】

【作用】電動補助自転車のパワーユニットを請求項１の
ように構成することにより、合力装置の駆動補助力入力
部材自身が減速歯車列のファイナルドリブンギヤの役目
を果たし、本来大径に構成されるべきファイナルドリブ
ンギヤを省略できるため、大型部品の点数を減少させて
パワーユニットの構成を簡素化するとともに、パワーユ
ニットの軽量化とコンパクト化を達成し、組立を容易に
して製造コストダウンを実現することができる。

【００１４】また、請求項２の構成によれば、側面視で
電動モーターと合力装置が重なるまで電動モーターの主
軸とクランク軸との軸間距離を詰めることができ、これ
によりケーシングを小形化してパワーユニット全体をコ
ンパクト化かつ軽量化することができる。

【００１５】さらに、請求項３の構成により、車体フレ
ームのパワーユニット設置用スペースを前後方向に小さ
くできるため、電動補助自転車のホイールベースを短縮
するとともに、車体フレームのパワーユニット懸架ブラ
ケットにシートパイプとパワーユニットを近付けて車体
フレームの剛性を向上させることができる。

【００１６】また、電動補助自転車のパワーユニットを
請求項４のように構成すれば、複数の転動部材の外径を
選別することによりスライダーの軸方向への振れを抑制
できるため、ペダル踏力入力部材、駆動補助力入力部
材、スライダー等の部材を焼結合金製や冷間鍛造製、あ
るいは樹脂製等にして部品成形後の無加工化を図り、合
力装置全体の製造コストダウンを図ることができる。

【００１７】そして、請求項５の構成によれば、請求項
３の場合と同じく電動補助自転車のホイールベースを短
縮するとともに車体フレームの剛性を向上させることが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る
電動補助自転車の一例を示す左側面図である。

【００１９】この電動補助自転車１の車体フレーム２は
金属パイプを主体にして構成されており、その前頭部に
位置するヘッドパイプ３からダウンパイプ４が後ろ斜め
下方に延びて図２（右側面図）に示すパワーユニット懸
架ブラケット５の前部に繋がっている。また、パワーユ
ニット懸架ブラケット５の後部には縦方向に延びるシー
トパイプ６の下端が車幅方向に延びる短いボトムパイプ
７と共に固定され、ボトムパイプ７の左右両端から左右
一対のチェーンステー８が後方に延び、シートパイプ６
の上端から後ろ斜め下方に延びる左右一対のシートステ
ー９の下端が、左右一対のリヤエンド１０を介してそれ
ぞれチェーンステー８の後端に連結されている。

【００２０】ヘッドパイプ３には前輪１２を支持するフ
ロントフォーク１３がハンドルバー１４等と共に左右回
動自在に軸支され、リヤエンド１０には駆動輪である後
輪１５が軸支され、シートパイプ６の上端にはシートポ
スト１６を介してサドル１７が設置され、前後輪１２，
１５の上方にはそれぞれフロントバスケット１８とリヤ
キャリア１９が設けられている。

【００２１】車体フレーム２のパワーユニット懸架ブラ
ケット５は、例えば板金材を折り曲げて下方に開口する
略『コ』字形の縦断面を持つように造形され、側面視で
下方に開口する略『Ｃ』字状の湾入部２１を持ち、ここ
にパワーユニット２２が固定される。詳しくは、パワー
ユニット２２の周囲に設けられた４つの固定片２３がパ
ワーユニット懸架ブラケット５の左右の側板の間に下方
から差し込まれ、上記側板と固定片２３を車幅方向に４
本の懸架ボルト２４が貫通し、反対側から図示しないナ
ットが締結されることによりパワーユニット２２がパワ
ーユニット懸架ブラケット５に固定される。

【００２２】また、パワーユニット２２を車幅方向に貫
通する形でクランク軸２６が軸支されており、その両端
部にそれぞれクランク２７が回転一体に固定され、各ク
ランク２７の先端にペダル２８が回転自在に設けられて
いる。さらに、クランク軸２６にはパワーユニット２２
の右側に位置するドライブスプロケット２９（図３参
照）が軸装され、このドライブスプロケット２９と、後
輪１５のハブ３０（図１参照）の右側に設けられたドリ
ブンスプロケット（非図示）との間にチェーン３１が巻
装される。

【００２３】なお、パワーユニット懸架ブラケット５の
上面には、パワーユニット２２に設けられている電動モ
ーター３２の電源となるバッテリーユニット３３が着脱
可能に載置され、このバッテリーユニット３３とパワー
ユニット懸架ブラケット５とパワーユニット２２が合成
樹脂製のユニットカバー３４に覆われている。

【００２４】クランク軸２６は、サドル１７に着座した
乗員がペダル２８を踏むことによりＤ方向に回転駆動さ
れ、その際にドライブスプロケット２９がクランク軸２
６と同方向に回転し、この回転がチェーン３１によりド
リブンスプロケットに伝達されて後輪１５が駆動され、
電動補助自転車１が前進する。

【００２５】図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って展
開したパワーユニット２２の断面図である。パワーユニ
ット２２の外殻をなす金属製のケーシング３７は、左側
に位置するケース本体３８と、その右側開口部を液密に
閉塞するように取着されるケースカバー３９とから構成
されている。ケースカバー３９は、右側から挿通される
６本のスクリュー部材４０によりケース本体３８に締結
される。なお、前述したパワーユニット懸架ブラケット
５への固定用の４つの固定片２３は全てケース本体３８
側に一体形成されている。

【００２６】クランク軸２６はケーシング３７の後部寄
りに一対のベアリング４１，４２により回転自在に軸支
され、ケーシング３７の内部においてクランク軸２６に
は合力装置４３が同軸的に軸装されている。この合力装
置４３はクランク軸２６と共にＤ方向に回転し、合力装
置４３の上部付近に位置センサー４４が設置されてい
る。

【００２７】図４は合力装置４３の拡大図であり、図５
と図６はそれぞれ図４のＶ−Ｖ線とＶＩ−ＶＩ線に沿う
断面図である。また、図７と図８はそれぞれ図５のＶＩ
Ｉ−ＶＩＩ線とＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図であ
る。合力装置４３は以下のように構成されている。

【００２８】まず、クランク軸２６の外周には合力回転
部材４６が設けられている。この合力回転部材４６は、
一対のメタル軸受４７によりクランク軸２６の外周に回
転自在かつ軸方向には不動に軸支されたインナースリー
ブ４８と、このインナースリーブ４８の右端寄りに一体
に形成された合力回転板４９とを主体にして構成されて
いる。インナースリーブ４８の右端はケーシング３７
（ケースカバー３９）から右側方に突出し、この突出部
４８ａに前記ドライブスプロケット２９が回転一体に設
けられる。合力回転板４９は、図５に示すように略円盤
状であり、その外周に９０゜間隔で４箇所のスプリング
保持切欠部４９ａ〜４９ｄが形成されている。

【００２９】また、合力回転部材４６（インナースリー
ブ４８）の外周側にペダル踏力入力部材５１が軸支され
ている。このペダル踏力入力部材５１は、インナースリ
ーブ４８の外周に回転自在かつ軸方向には不動に設けら
れた筒状のアウタースリーブ５２と、このアウタースリ
ーブ５２の右端に回転一体に設けられた略円盤状のペダ
ル踏力入力回転板５３とを主体にして構成されており、
アウタースリーブ５２はコイルスプリング５４により右
方に押圧され、ペダル踏力入力回転板５３は合力回転板
４９の左側面に隣接する。ペダル踏力入力回転板５３に
は合力回転板４９のスプリング保持切欠部４９ａ〜４９
ｄに整合する４箇所のスプリング保持凹部５５が形成さ
れている。

【００３０】一方、クランク軸２６の左端付近かつ左側
のベアリング４１の内側に隣接して例えばラチェット式
のワンウェイクラッチ５６が設けられており、その周囲
を囲む筒状のクラッチハウジング５７が右方に延びてア
ウタースリーブ５２の左端外周に重なり、この重ね部５
８がスプライン結合により回転一体に連結されている。

【００３１】さらに、合力回転部材４６の合力回転板４
９の右側に隣接して駆動補助力入力部材６０が軸支され
ている。この駆動補助力入力部材６０は、インナースリ
ーブ４８の外周に回転自在かつ軸方向には不動に軸支さ
れたボス６１と、このボス６１の周囲に設けられた外周
歯車状の駆動補助力入力回転板６２とを主体にして構成
されており、駆動補助力入力回転板６２には合力回転板
４９のスプリング保持切欠部４９ａ〜４９ｄに整合する
４箇所のスプリング保持凹部６３が設けられるとともに
外周歯６４が形成されている。

【００３２】そして、図７および図５に示すように、ペ
ダル踏力入力回転板５３においては、クランク軸２６を
挟んで対向する一対のスプリング保持凹部５５に、それ
ぞれ舌片状のスプリング押圧片６５が設けられ、この一
対のスプリング押圧片６５が合力回転板４９のスプリン
グ保持切欠部４９ａ，４９ｃを左側から右側に向かって
貫通し、駆動補助力入力回転板６２のスプリング保持凹
部６３内に達している。

【００３３】また、図８および図５に示すように、駆動
補助力入力回転板６２においては、同じくクランク軸２
６を挟んで対向する一対のスプリング保持凹部６３に、
それぞれ舌片状のスプリング押圧片６６が設けられ、こ
の一対のスプリング押圧片６６が合力回転板４９の残る
２つのスプリング保持切欠部４９ｂ，４９ｄを右側から
左側に向かって貫通し、ペダル踏力入力回転板５３のス
プリング保持凹部５５内に達している。

【００３４】上記４つのスプリング押圧片６５，６５，
６６，６６は、それぞれスプリング保持切欠部４９ａ〜
４９ｄの後縁側（回転方向Ｄに対し）に接するように位
置し、各スプリング保持切欠部４９ａ〜４９ｄの前縁と
各スプリング押圧片６５，６５，６６，６６との間にペ
ダル踏力伝達スプリング６７と駆動補助力伝達スプリン
グ６８が２組ずつ弾装されている。これらのスプリング
６７，６８は、それぞれペダル踏力入力回転板５３と駆
動補助力入力回転板６２に形成されたスプリング保持凹
部５５，６３に保持されて左右側方への抜脱を防止され
る。

【００３５】ところで、図４〜図６に示すように、合力
装置４３にはアシスト比検出部７１が設けられている。
このアシスト比検出部７１は、乗員のペダル踏力に対す
る電動モーター３２の駆動補助力の比率（アシスト比）
を検出するものであり、その構成を説明すると、ペダル
踏力入力部材５１のアウタースリーブ５２外周面に３つ
のペダル踏力検出突起７２が周方向に１２０゜間隔で設
けられてペダル踏力入力回転板５３の左側に位置する一
方、駆動補助力入力部材６０のボス６１には左方に延び
る３つの駆動補助力検出突起７３が１２０゜間隔で設け
られており、各駆動補助力検出突起７３は合力回転部材
４６の合力回転板４９を貫通し、それぞれ３つのペダル
踏力検出突起７２の間に位置している。したがって、ペ
ダル踏力検出突起７２と駆動補助力検出突起７３が周方
向に交互に配列されて３組のペアを構成しており、各々
のペアの間に軸方向左側に拡張する３つの楔状空間７４
（図６参照）が形成されている。

【００３６】そして、上記楔状空間７４の開放側（左
側）に位置するように、環状のスライダー７５がアウタ
ースリーブ５２の外周に回転自在かつ軸方向に移動自在
に軸支され、このスライダー７５と楔状空間７４の間に
３つのタブレット状の転動部材７６が介在している。図
４に示すように、スライダー７５はペダル踏力検出突起
７２と駆動補助力検出突起７３と転動部材７６の外周側
を覆うカップ形に形成されているため、転動部材７６の
脱落が防止される。スライダー７５はスライダースプリ
ング７７により転動部材７６側、即ち右方に付勢され、
これにより楔状空間７４とスライダー７５との間におけ
る転動部材７６の遊びが除去される。

【００３７】さらに、前記位置センサー４４から延びる
センサーアーム７９（図２、図４参照）の先端に設けら
れたローラー８０がスライダー７５の左端面に押し付け
られている。スライダー７５が軸方向へ移動した場合に
はセンサーアーム７９が追従して回動し、スライダー７
５の移動量が位置センサー４４により検出される。後に
説明するが、このスライダー７５の移動量がアシスト比
を示すものとなる。

【００３８】上記構成の合力装置４３がケーシング３７
の後部に設けられているのに対し、駆動補助力を発生す
る電動モーター３２はケーシング３７の前部に、かつ平
面視で合力装置４３の最大外径部である駆動補助力入力
回転板６２に対し車幅方向で左方にずれた位置に配置さ
れ、電動モーター３２と駆動補助力入力回転板６２との
間に減速歯車列８２が配置されている。

【００３９】電動モーター３２はケース本体３８の前部
左側に形成されたモーター設置凹部８３に左方から嵌合
されて複数のボルト８４とナット８５により締結固定さ
れ、その主軸８６が右方に延びてケーシング３７内に突
入し、ケーシング３７内にてベアリング８７，８８に軸
支された第１ギヤシャフト８９に回転一体に連結されて
いる。また、第１ギヤシャフト８９に隣接して第２ギヤ
シャフト９０がベアリング９１，９２に軸支され、さら
に第２ギヤシャフト９０に隣接して第３ギヤシャフト９
３がベアリング９４，９５に軸支されている。

【００４０】そして、第１ギヤシャフト８９に一体形成
されたプライマリードライブギヤ９７が、第２ギヤシャ
フト９０に回転一体に設けられたプライマリードリブン
ギヤ９８に噛み合い、第２ギヤシャフト９０に一体形成
されたセカンダリードライブギヤ９９が、第３ギヤシャ
フト９３にローラー式のワンウェイクラッチ１００を介
して設けられたセカンダリードリブンギヤ１０１に噛み
合う。また、第３ギヤシャフト９３に一体形成されたフ
ァイナルドライブギヤ１０２が、合力装置４３の駆動補
助力入力部材６０の外周歯６４に噛み合っている。

【００４１】減速歯車列８２は、上記第１〜第３ギヤシ
ャフト８９，９０，９３と、各ギヤ９７，９８，９９，
１０１，１０２およびワンウェイクラッチ１００を含ん
で構成される。図２に示すように、側面視では電動モー
ター３２と合力装置４３と減速歯車列８２との間に互い
に重複する部分ができるように、第２ギヤシャフト９０
が第１ギヤシャフト８９の下方に配置され、第３ギヤシ
ャフト９３が第２ギヤシャフト９０の後斜め下方に配置
されている。

【００４２】なお、図２に示すように、駆動補助力入力
回転板６２の外周に近接して回転速度センサー１０４が
設けられており、駆動補助力入力回転板６２（合力装置
４３）の回転速度が検出されるようになっている。ま
た、図３に示すように、ケーシング３７（ケース本体３
８）の左側面の、例えば電動モーター３２の後方に設け
られた凹部スペース１０５にコントローラー（ＣＰＵ）
１０６が設置され、このコントローラー１０６に電動モ
ーター３２と回転速度センサー１０４と位置センサー４
４とバッテリーユニット３３が電気的に接続される。

【００４３】一方、図９に示すように、ケーシング３７
（ケース本体３８）の後部には、前方に向かって凹む形
状のパイプ逃げ凹部１０８が形成され、このパイプ逃げ
凹部１０８に車体フレーム２のシートパイプ６下端が後
方から入り込んでいるため、側面視（図２参照）ではシ
ートパイプ６下端が合力装置４３の最大外径部である駆
動補助力入力回転板６２および合力回転板４９ならびに
ペダル踏力入力回転板５３等と重なっている。

【００４４】以上のように構成されたパワーユニット２
２において、乗員がペダル２８を漕いでクランク軸２６
をＤ方向に回転させると、その回転が合力装置４３のワ
ンウェイクラッチ５６を経てペダル踏力入力部材５１の
アウタースリーブ５２に伝達され、ペダル踏力入力回転
板５３がＤ方向に回転する。

【００４５】また、電動モーター３２が作動すると、電
動モーター３２の主軸８６と第１ギヤシャフト８９とプ
ライマリードライブギヤ９７がＡ方向（図２参照）に回
転し、第２ギヤシャフト９０とプライマリードリブンギ
ヤ９８とセカンダリードライブギヤ９９がＢ方向に回転
し、第３ギヤシャフト９３とセカンダリードリブンギヤ
１０１とファイナルドライブギヤ１０２がＣ方向に回転
し、合力装置４３の駆動補助力入力部材６０（駆動補助
力入力回転板６２）がＤ方向に回転する。このように、
電動モーター３２の駆動補助力は減速歯車列８２により
３段階に減速されて合力装置４３に伝達される。

【００４６】そして、共にＤ方向に回転する合力装置４
３のペダル踏力入力回転板５３と駆動補助力入力回転板
６２のスプリング押圧片６５，６６が、それぞれペダル
踏力伝達スプリング６７と駆動補助力伝達スプリング６
８を介して合力回転部材４６の合力回転板４９を押圧
し、合力回転板４９とインナースリーブ４８とドライブ
スプロケット２９をＤ方向に回転させる。

【００４７】上記の如く、合力回転部材４６とドライブ
スプロケット２９は、乗員のペダル踏力と電動モーター
３２の駆動補助力の合力を受けてＤ方向に回転し、その
回転力がチェーン３１を経て後輪１５側に出力される。
このように電動モーター３２の駆動補助力により乗員の
ペダル踏力がアシストされるため、乗員の負担が軽減さ
れて走行が容易になる。

【００４８】なお、ワンウェイクラッチ５６はクランク
軸２６のＤ方向への回転のみをペダル踏力入力部材５１
（５２）に伝達するため、乗員がペダル２８を漕ぐのを
止めたり、ペダル２８を逆方向に漕いでクランク軸２６
を反Ｄ方向へ逆回転させた場合には、ワンウェイクラッ
チ５６の作用によりクランク軸２６の回転がペダル踏力
入力部材５１に対し遮断され、クランク軸２６がペダル
踏力入力部材５１（インナースリーブ４８）の中で空転
する。

【００４９】一方、減速歯車列８２中に設けられたワン
ウェイクラッチ１００は、セカンダリードリブンギヤ１
０１のＣ方向への回転のみを第３ギヤシャフト９３に伝
達するように構成されており、例えばセカンダリードリ
ブンギヤ１０１の停止時に第３ギヤシャフト９３がＣ方
向に回転しても、その回転はセカンダリードリブンギヤ
１０１に対して遮断される。

【００５０】このため、例えば電動モーター３２の停止
時に乗員がペダル２８を漕いでクランク軸２６と合力装
置４３をＤ方向に回転させ、これに伴い第３ギヤシャフ
ト９３がＣ方向に回転しても、その回転力はワンウェイ
クラッチ１００に遮断されて電動モーター３２側には伝
達されず、電動モーター３２が逆駆動されないのでペダ
ル踏力が軽く保たれ、電動補助自転車１を一般の自転車
と同様に軽快に走らせることができる。

【００５１】ところで、電動モーター３２の駆動補助力
によるアシストを受けながら走行している時、合力装置
４３の合力回転部材４６には後輪１５からの負荷がチェ
ーン３１を経て加わるため、合力回転部材４６の合力回
転板４９の回転に対してペダル踏力入力回転板５３と駆
動補助力入力回転板６２の回転角が進む（進角する）傾
向となり、ペダル踏力伝達スプリング６７と駆動補助力
伝達スプリング６８が圧縮され、合力回転板４９と、ペ
ダル踏力入力回転板５３および駆動補助力入力回転板６
２との間に小さな相対回動が起こる。

【００５２】この時、ペダル踏力と駆動補助力の比率
（アシスト比）が理想的な１対１である場合には、合力
回転板４９に対するペダル踏力入力回転板５３の回転角
の進み量と、合力回転板４９に対する駆動補助力入力回
転板６２の回転角の進み量との比率も１対１となり、ペ
ダル踏力入力回転板５３と駆動補助力入力回転板６２と
が同調して回転する。この時におけるアシスト比検出部
７１の転動部材７６の軸方向位置が中立位置（図６参
照）とされる。

【００５３】しかし、アシスト比が１対１でなくなった
場合、例えばペダル踏力が駆動補助力を上回った時に
は、合力回転板４９に対するペダル踏力入力回転板５３
の回転角の進み量が一層大きくなる反面、合力回転板４
９に対する駆動補助力入力回転板６２の回転角の進み量
が減少するため、相対的にペダル踏力入力回転板５３に
対する駆動補助力入力回転板６２の回転角が遅れ、ペダ
ル踏力入力回転板５３に回転一体であるペダル踏力検出
突起７２と、駆動補助力入力回転板６２に回転一体であ
る駆動補助力検出突起７３との間に周方向への相対移動
が起こり、ペダル踏力検出突起７２と駆動補助力検出突
起７３のペアの間隔が近づく。このため、上記ペア間の
楔状空間７４が狭まって転動部材７６が中立位置よりも
左方に押し出され、スライダー７５も左方にスライドす
る。

【００５４】反対に、駆動補助力がペダル踏力を上回っ
た時には、合力回転板４９に対するペダル踏力入力回転
板５３の回転角の進み量が減少する一方、合力回転板４
９に対する駆動補助力入力回転板６２の回転角の進み量
が大きくなり、相対的にペダル踏力入力回転板５３に対
して駆動補助力入力回転板６２の回転角が進むため、ペ
ダル踏力検出突起７２と駆動補助力検出突起７３のペア
の間隔が離れて楔状空間７４が拡がり、スライダースプ
リング７７の付勢力により転動部材７６が中立位置より
も右方に押圧されてスライダー７５が右方にスライドす
る。

【００５５】そして、このような転動部材７６の中立位
置からの動きがスライダー７５を介して位置センサー４
４に検出され、そのデータがコントローラー１０６に入
力される。コントローラー１０６は、この位置センサー
４４からの入力データに基づいて、ペダル踏力入力回転
板５３に対する駆動補助力入力回転板６２の回転角の進
み遅れが無くなり、両回転板５３，６２が常に同調回転
するように電動モーター３２の出力（駆動補助力）を細
かく制御する。

【００５６】即ち、コントローラー１０６は、転動部材
７６が中立位置よりも左方にスライドした時には電動モ
ーター３２の出力を向上させ、逆に転動部材７６が中立
位置よりも右方にスライドした時には電動モーター３２
の出力を低下させる。これにより、常にアシスト比が理
想比率の１対１に保たれる。なお、アシスト比を１対１
以外の所定の比率に設定することも可能である。この場
合には所定のアシスト比になった時における転動部材７
６の軸方向位置を中立位置に設定する。

【００５７】さらに、コントローラー１０６は回転速度
センサー１０４から入力される駆動補助力入力回転板６
２（合力装置４３）の回転速度データから車速を演算
し、例えば車速が一定値を越えた時には電動モーター３
２への電力供給量を減少させる等して車速が過大になら
ないようにする。

【００５８】以上のように構成されたパワーユニット２
２は、その合力装置４３の駆動補助力入力部材６０（駆
動補助力入力回転板６２）が外歯車状に形成され、その
外周歯６４に減速歯車列８２のファイナルドライブギヤ
１０２が噛み合うように構成されているため、駆動補助
力入力部材６０（６２）自体が減速歯車列８２のファイ
ナルドリブンギヤの役目を果たしており、本来大径に構
成されるべきファイナルドリブンギヤを省略することが
できる。したがって、大型回転部品の点数を減少させて
パワーユニット２２の構成を簡素化するとともに、パワ
ーユニット２２の軽量化とコンパクト化を達成し、かつ
組立を容易にしてパワーユニット２２の製造コストダウ
ンを実現することができる。

【００５９】また、このパワーユニット２２の内部レイ
アウトにおいては、平面視で合力装置４３の最大外径部
である駆動補助力入力回転板６２等に対し電動モーター
３２が車幅方向にずらされ、駆動補助力入力回転板６２
と電動モーター３２の間に減速歯車列８２が配置されて
いるため、側面視で電動モーター３２と合力装置４３が
重なるまで、電動モーター３２の主軸８６および第１ギ
ヤシャフト８９と、合力装置４３の中心軸であるクラン
ク軸２６との間の軸間距離を詰めることができ、これに
よりケーシング３７を前後方向に小形化してパワーユニ
ット２２全体をコンパクト化かつ軽量化することができ
る。

【００６０】一方、ケーシング３７（ケース本体３８）
の後部にパイプ逃げ凹部１０８が形成され、側面視で合
力装置４３の最大外径部（駆動補助力入力回転板６２
等）がシートパイプ６の下端に重なっていることから、
車体フレーム２におけるパワーユニット２２設置用のス
ペース（即ちパワーユニット懸架ブラケット５）を前後
方向に小さくすることができ、これによって電動補助自
転車１のホイールベースを短縮するとともに、パワーユ
ニット懸架ブラケット５にシートパイプ６とパワーユニ
ット２２を近付けて車体フレーム２の剛性を向上させる
ことができる。

【００６１】さらに、合力装置４３のアシスト比検出部
７１においては、３組のペダル踏力検出突起７２と駆動
補助力検出突起７３のペアの間に楔状空間７４が形成さ
れ、この楔状空間７４の開放側にスライダー７５が軸支
されて各楔状空間７４に複数の転動部材７６が設けら
れ、スライダー７５がスライダースプリング７７で付勢
されて転動部材７６の遊びが除去される構造であるた
め、各転動部材７６の外径を選別することにより、スラ
イダー７５の軸方向への振れを抑制できる。

【００６２】このため、ペダル踏力検出突起７２と駆動
補助力検出突起７３とスライダー７５にさほど高い精度
が要求されず、したがってペダル踏力入力部材５１と駆
動補助力入力部材６０とスライダー７５等の部材を焼結
合金製や冷間鍛造製、あるいは樹脂製等にした上で部品
成形後の無加工化を図り、合力装置４３全体の製造コス
トダウンを図ることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電動
補助自転車のパワーユニットは、合力装置の駆動補助力
入力部材を外周歯車状に形成し、この駆動補助力入力部
材の外周歯に減速歯車列のファイナルドライブギヤを噛
み合わせたことを特徴とするため、上記駆動補助力入力
部材自身を減速歯車列のファイナルドリブンギヤとして
活用し、本来大径に構成されるべきファイナルドリブン
ギヤを省略してパワーユニットの大型部品数を削減し、
構成の簡素化と軽量化およびコンパクト化ならびに組立
容易化を図ることができる。

【００６４】また、本発明に係る電動補助自転車のパワ
ーユニットは、乗員のペダル踏力が入力されるクランク
軸に合力装置を同軸的に設けるとともに、平面視で電動
モーターと合力装置の最大外径部を車幅方向にずらして
その間に減速歯車列を配置したので、側面視で電動モー
ターと合力装置が重なるまで電動モーターの主軸とクラ
ンク軸間の軸間距離を詰めることができ、これによりケ
ーシングを小形化してパワーユニット全体をコンパクト
化かつ軽量化することができる。

【００６５】さらに、本発明に係る電動補助自転車のパ
ワーユニットは、側面視で合力装置の少なくとも最大外
径部が車体フレームのシートパイプ下端に重なるように
ケーシングを造形したので、電動補助自転車のホイール
ベースを短縮するとともに、車体フレームのパワーユニ
ット懸架ブラケットにシートパイプとパワーユニットを
近付けて車体フレームの剛性を向上させることができ
る。

【００６６】また、本発明に係る電動補助自転車のパワ
ーユニットは、合力装置に含まれるペダル踏力入力部材
と駆動補助力入力部材を同軸的に軸支して互いに相対回
転可能かつ軸方向には不動にし、上記ペダル踏力入力部
材に設けた複数のペダル踏力検出突起と上記駆動補助力
入力部材に設けた複数の駆動補助力検出突起を周方向に
交互に配列して上記各々の検出突起のペアの間に軸方向
に拡張する複数の楔状空間を形成し、上記楔状空間の開
放側にスライダーを軸支し、上記スライダーと楔状空間
との間に複数の転動部材を介在させ、スライダーを上記
転動部材側に付勢して転動部材の遊びを無くし、スライ
ダーの軸方向への動きを位置センサーで検出してアシス
ト比を制御するようにしたので、ペダル踏力入力部材、
駆動補助力入力部材、スライダー等の部材の部品成形後
の無加工化を図り、合力装置全体の製造コストダウンを
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動補助自転車の一例を示す左側
面図。

【図２】図１に示す電動補助自転車における車体フレー
ムのパワーユニット懸架ブラケットとパワーユニット付
近を示す右側面図。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って展開したパワ
ーユニットの断面図であり、本発明の一実施形態を示す
図。

【図４】合力装置の拡大図。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。

【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。

【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図。

【図９】図２のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ 電動補助自転車 ２ 車体フレーム ６ シートパイプ １５ 駆動輪である後輪 ２２ パワーユニット ２６ クランク軸 ３２ 電動モーター ３７ ケーシング ４３ 合力装置 ４４ 位置センサー ５１ ペダル踏力入力部材 ６０ 駆動補助力入力部材 ６２ 合力装置の最大外径部である駆動補助力入力回転
板 ６４ 外周歯 ７２ ペダル踏力検出突起 ７３ 駆動補助力検出突起 ７４ 楔状空間 ７５ スライダー ７６ 転動部材 ７７ スライダースプリング ８２ 減速歯車列 １０２ ファイナルドライブギヤ １０６ コントローラー １０８ パイプ逃げ凹部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乗員のペダル踏力と電動モーターの駆動
   補助力を合成し、その合力を駆動輪側に出力する合力装
   置と、上記駆動補助力を減速して上記合力装置に伝達す
   る減速歯車列とを備えた電動補助自転車のパワーユニッ
   トにおいて、上記合力装置（４３）の駆動補助力入力部
   材（６０）を外周歯車状に形成し、この駆動補助力入力
   部材（６０）の外周歯（６４）に上記減速歯車列（８
   ２）のファイナルドライブギヤ（１０２）を噛み合わせ
   たことを特徴とする電動補助自転車のパワーユニット。
2. 【請求項２】 乗員のペダル踏力が入力されるクランク
   軸（２６）に前記合力装置（４３）を同軸的に設けると
   ともに、平面視で前記電動モーター（３２）と合力装置
   （４３）の最大外径部（６２）を車幅方向にずらしてそ
   の間に前記減速歯車列（８２）を配置した請求項１に記
   載の電動補助自転車のパワーユニット。
3. 【請求項３】 側面視で前記合力装置（４３）の少なく
   とも最大外径部（６２）が車体フレーム（２）のシート
   パイプ（６）下端に重なるようにケーシング（３７）を
   造形した請求項１に記載の電動補助自転車のパワーユニ
   ット。
4. 【請求項４】 乗員のペダル踏力と電動モーターの駆動
   補助力を合成し、その合力を駆動輪側に出力する合力装
   置と、上記ペダル踏力に対する駆動補助力のアシスト比
   を検知して駆動補助力の出力を制御するコントローラー
   とを備えた電動補助自転車のパワーユニットにおいて、
   上記合力装置（４３）に含まれるペダル踏力入力部材
   （５１）と駆動補助力入力部材（６０）を同軸的に軸支
   して互いに相対回転可能かつ軸方向には不動にし、上記
   ペダル踏力入力部材（５１）に設けた複数のペダル踏力
   検出突起（７２）と上記駆動補助力入力部材（６０）に
   設けた複数の駆動補助力検出突起（７３）を周方向に交
   互に配列して上記各々の検出突起（７２，７３）のペア
   の間に軸方向に拡張する複数の楔状空間（７４）を形成
   し、上記楔状空間（７４）の開放側にスライダー（７
   ５）を軸支し、上記スライダー（７５）と楔状空間（７
   ４）との間に複数の転動部材（７６）を介在させ、スラ
   イダー（７５）を上記転動部材（７６）側に付勢するこ
   とにより転動部材（７６）の遊びを無くすとともに、ス
   ライダー（７５）の軸方向への動きを検出する位置セン
   サー（４４）を設け、この位置センサー（４４）の検出
   データを上記コントローラー（１０６）に入力し、上記
   アシスト比が所定の値になるように上記電動モーター
   （３２）の駆動補助力をコントローラー（１０６）に制
   御させたことを特徴とする電動補助自転車のパワーユニ
   ット。
5. 【請求項５】 側面視で前記合力装置（４３）の最大外
   径部（６２）が車体フレーム（２）のシートパイプ
   （６）下端に重なるようにケーシング（３７）を造形し
   た請求項４に記載の電動補助自転車のパワーユニット。