JP2021062688A - 駆動ユニットおよび電動補助自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】ワンウェイクラッチを安定して回転させることができる駆動ユニットおよび電動補助自転車を提供する。【解決手段】本発明のある実施形態に係る駆動ユニット（２０）は、ワンウェイクラッチ（５０）を備える。ワンウェイクラッチ（５０）は、連結軸（２３１）の端部（２３１Ｒ）に連結されたインナ部材（５１）と、駆動スプロケット（３４）に連結されるアウタ部材（５２）とを有する。インナ部材（５１）は、複数のクラッチ爪（５１３）と、ボス（５１４）と有する。アウタ部材（５２）は、複数のクラッチ爪（５１３）に係合可能な複数のクラッチ歯（５２３）と、駆動スプロケット（３４）に結合される拡張部分（５２２）を有する。拡張部分（５２２）は、インナ部材（５１）の側にボス（５１４）を受け入れる凹部（５２４）を有している。凹部（５２４）は、ボス（５１４）の外周面（５１５）に摺動可能な内周面（５２５）を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、電動補助自転車の車体フレームに取り付けられる駆動ユニットに関する。また、本発明は、そのような駆動ユニットを備えた電動補助自転車にも関する。

自転車は、手軽に利用できる交通手段として、老若男女を問わず、広く普及している。近年、乗員のペダル踏力を電動モータの駆動力でアシストする電動補助自転車の普及が進んでいる。電動補助自転車は、例えば特許文献１に開示されている。

電動補助自転車は、電動モータ等を含む駆動ユニットを備える。駆動ユニットとして、後輪のハブ内に配置されるタイプや、車体フレームの下端（ボトムブラケット周辺）に取り付けられるタイプが知られている。近年では、後者のタイプの駆動ユニットが主流になりつつある。

特許文献１に開示されている電動補助自転車は、車体フレームの下端に取り付けられた駆動ユニットを備える。この駆動ユニットは、ハウジング、電動モータおよびペダルクランク軸等を備える。電動モータは、ハウジングに収容されており、乗員のペダル踏力をアシストするための駆動力を発生させる。ペダルクランク軸は、ハウジングを車両の左右方向に貫通して配置される。ペダルクランク軸には、アームを介してペダルが取り付けられる。ペダルクランク軸は、ハウジング内で一対のベアリング（軸受）によって回転可能に支持されている。ペダルクランク軸の回転は、駆動スプロケット、チェーン、従動スプロケット等を介して、後輪に伝達される。

特開２０１４−１９６０８０号公報

駆動ユニットは、ペダルクランク軸周りに配置されたワンウェイクラッチをさらに備える。ワンウェイクラッチは、駆動スプロケットを前転方向に回転させる力が駆動スプロケットに伝達されることを許容するが、駆動スプロケットを後転方向に回転させる力が駆動スプロケットに伝達されることを防止する。また、ワンウェイクラッチは、電動モータが発生させた駆動力によりペダルクランク軸が前転方向に回転することを防止する。

そのようなワンウェイクラッチとして、ラチェット機構を備えたワンウェイクラッチが採用される場合がある。ラチェット機構は、複数のクラッチ爪および複数のクラッチ歯を備える。例えば、複数のクラッチ爪はワンウェイクラッチのインナ部材に設けられ、複数のクラッチ歯はアウタ部材に設けられる。インナ部材とアウタ部材とが相対的に回転してクラッチ爪とクラッチ歯とが噛み合うことにより、ペダルクランク軸の回転は駆動スプロケットに伝達される。

ワンウェイクラッチの軽量化および低コスト化を実現しようとした場合、クラッチ爪の個数を減らすことが考えられる。しかしながら、クラッチ爪の個数を減らすと、インナ部材とアウタ部材との間で芯ずれが発生しやすくなり、クラッチ爪とクラッチ歯との噛み合い精度が低下するという課題が発生する。

本発明は、ワンウェイクラッチを安定して回転させることができる駆動ユニット、およびその駆動ユニットを備えた電動補助自転車を提供する。

本発明のある実施形態に係る駆動ユニットは、電動補助自転車の車体フレームに取り付けられ、車輪に伝達される駆動力を発生させる駆動ユニットであって、ハウジングと、前記ハウジングに固定された電動モータと、前記ハウジングを前記電動補助自転車の左右方向に貫通し、前記ハウジングに回転可能に支持されるペダルクランク軸と、前記ペダルクランク軸が貫通し、かつ、前記ペダルクランク軸に結合された一端部から他端部へ踏力を伝達する筒状の連結軸と、前記連結軸の前記他端部に伝達された踏力を駆動スプロケットに伝達するワンウェイクラッチとを備え、前記ワンウェイクラッチは、前記連結軸の前記他端部に連結されたインナ部材と、前記駆動スプロケットに連結されるアウタ部材とを有し、前記インナ部材は、前記インナ部材に対する前記アウタ部材の一方向における回転を規制する複数のクラッチ爪と、前記複数のクラッチ爪が設けられた基部と、前記基部の一端から前記駆動スプロケットが配置される側に突出して、前記アウタ部材の中心軸と前記インナ部材の中心軸とを合わせるボスと有し、前記アウタ部材は、前記複数のクラッチ爪に係合可能な複数のクラッチ歯と、前記駆動スプロケットに結合される拡張部分を有し、前記拡張部分は、前記インナ部材の側に前記ボスを受け入れる凹部を有しており、前記凹部は、前記ボスの外周面に摺動可能な内周面を有している。

ワンウェイクラッチのインナ部材とアウタ部材との間に「ボス／凹部」のインロー構造を設けることにより、インナ部材とアウタ部材との芯出しが実現できる。これにより、クラッチ爪およびクラッチ歯が芯ずれを起こしやすい構成を有していても、ワンウェイクラッチを安定して回転させることができる。ボスの外周面と凹部の内周面とが摺動可能であるので、芯出しを実現しつつ、インナ部材およびアウタ部材の一方を他方に対して相対的に回転させることができる。

ある実施形態において、前記インナ部材の前記中心軸に平行な方向における前記ボスのサイズは、２ｍｍ以上であってもよい。

ボスのサイズ（長さ）が大きくなるほど、インナ部材とアウタ部材との傾きによる中心軸ずれを抑制する機能を高めることができる。また、クランク軸方向における部品のがたつきが１ｍｍ程度想定される場合があるが、そのようながたつきがあったとしても、ボスが凹部から外れることが抑制される。

ある実施形態において、前記インナ部材における前記基部の外径と内径とによって規定される厚さ(ｔ２)は、前記連結軸の前記他端部における外径と内径とによって規定される厚さ(ｔ１)よりも大きくてもよい。

磁歪式トルクセンサが取り付けられる連結軸の機械的特性に制約されることなく、クラッチ爪が設けられる基部の強度を増加させることができる。このため、クラッチ爪の個数を例えば２個にした場合でも、個々のクラッチ爪を介して印加される大きな力に耐え得る強度を基部に付与することができる。

ある実施形態において、前記インナ部材が前記アウタ部材を回転させるとき、前記インナ部材の直径方向に位置する２個の前記クラッチ爪のみが、前記複数のクラッチ歯のいずれかに係合してもよい。

インロー構造によってインナ部材とアウタ部材との芯ずれが生じにくいため、係合するクラッチ爪の個数が２個と少なくても、片方のクラッチ爪に偏った力が付加することが抑制され、安定した回転が実現できる。

ある実施形態において、前記インナ部材が有する前記複数のクラッチ爪の個数は２個であってもよい。

クラッチの構成が簡単になるため、軽量化が可能となる。また、クラッチの部品数が削減されるととともに、クラッチの組み立てが簡単となるため、コストを削減することができる。

ある実施形態において、前記ボスの位置は、前記複数のクラッチ爪の位置よりも前記ペダルクランク軸に近くてもよい。

ボスの外径は基部の外径よりも小さい。ボスを小径化することにより、クラッチを軽量化できる。

ある実施形態において、前記アウタ部材と前記ペダルクランク軸との間には、滑り軸受が配置され、前記インナ部材と前記ペダルクランク軸との間には、滑り軸受が配置されていなくてもよい。

滑り軸受けの個数を減らすことにより、部品コストを低減することができる。

ある実施形態において、前記インナ部材の内周面と前記ペダルクランク軸の外周面との間にはギャップが形成されていてもよい。

インナ部材の内周面とペダルクランク軸の外周面との間の接触が回避されるため、ペダルクランク軸の外周面を摺動可能なレベルに研磨加工する工程を省略することができる。

ある実施形態において、前記アウタ部材と前記ペダルクランク軸との間に配置された前記滑り軸受の個数は１個であってもよい。

これにより、滑り軸受の部品コストを更に低減することができる。

ある実施形態において、前記アウタ部材は、前記電動モータの補助駆動力を受けるギアを有しており、前記アウタ部材は、前記連結軸の前記他端部に伝達された踏力と、前記電動モータの補助駆動力との合力を前記駆動スプロケットに伝達してもよい。

これにより、アウタ部材で合力を行ってから駆動スプロケットに伝達する一軸方式を実現することができる。

本発明のある実施形態に係る電動補助自転車は、上記のいずれかに記載の駆動ユニットを備える。

ワンウェイクラッチのクラッチ爪およびクラッチ歯が芯ずれを起こしやすい構成を有していても、ワンウェイクラッチを安定して回転させることが可能な電動補助自転車を実現することができる。

本発明の実施形態によると、ワンウェイクラッチのインナ部材とアウタ部材との間に「ボス／凹部」のインロー構造を設けることにより、インナ部材とアウタ部材との芯出しを実現する。これにより、クラッチ爪およびクラッチ歯が芯ずれを起こしやすい構成を有していても、ワンウェイクラッチを安定して回転させることができる。ボスの外周面と凹部の内周面とが摺動可能であるので、芯出しを実現しつつ、インナ部材およびアウタ部材の一方を他方に対して相対的に回転させることができる。

本発明の実施形態に係る電動補助自転車１０を示す右側面図である。 本発明の実施形態に係る電動補助自転車１０が備える駆動ユニット２０の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチ５０の内部構造の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチ５０の構成例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１およびアウタ部材５２を互いに分離した状態で示す断面図である。 本発明の実施形態に係るインナ部材５１の一部およびアウタ部材５２の一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るインナ部材５１の基部５１１およびボス５１４のサイズを示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る駆動システム、および駆動システムを備えた電動補助自転車を説明する。実施形態の説明においては、同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略する。本発明の実施形態における前後、左右、上下とは、電動補助自転車のサドル（シート）に乗員がハンドルに向かって着座した状態を基準とした前後、左右、上下を意味する。以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［電動補助自転車］
図１を参照しながら、本発明の実施形態による電動補助自転車１０を説明する。図１は、電動補助自転車１０の概略構成を示す右側面図である。

電動補助自転車１０は、車体フレーム１２、前輪１４Ｆ、後輪１４Ｒ、ハンドル１６およびサドル１８を備える。電動補助自転車１０は、駆動ユニット２０およびバッテリユニット２６をさらに備える。

車体フレーム１２は、ヘッドチューブ１２１、トップチューブ１２２、ダウンチューブ１２３、シートチューブ１２４およびブラケット１２５を含む。

ヘッドチューブ１２１は、車体フレーム１２の前部に配置され、上下方向に延びている。ヘッドチューブ１２１には、ステム２７が回転自在に挿入されている。ステム２７の上端には、ハンドル１６が固定されている。ステム２７の下端には、フロントフォーク２８が固定されている。フロントフォーク２８の下端には、前輪１４Ｆが回転可能に取り付けられている。つまり、前輪１４Ｆは、ステム２７およびフロントフォーク２８を介して、車体フレーム１２に支持されている。

トップチューブ１２２は、ヘッドチューブ１２１の後方に配置され、前後方向に延びている。トップチューブ１２２の前端は、ヘッドチューブ１２１に接続されている。トップチューブ１２２の後端は、シートチューブ１２４に接続されている。

ダウンチューブ１２３は、ヘッドチューブ１２１の後方に配置され、前後方向に延びている。ダウンチューブ１２３は、トップチューブ１２２の下方に配置されている。ダウンチューブ１２３の前端は、ヘッドチューブ１２１に接続されている。なお、図１に示す例では、ダウンチューブ１２３の前端部は、トップチューブ１２２の前端部にも接続されている。ダウンチューブ１２３の後端は、ブラケット１２５に接続されている。

ダウンチューブ１２３には、バッテリユニット２６が取り付けられている。バッテリユニット２６は、駆動ユニット２０に電力を供給する。バッテリユニット２６は、バッテリおよび制御回路を有する。バッテリは、充放電可能な充電池である。制御回路は、バッテリの充放電を制御するとともに、バッテリの出力電流および残量等を監視する。

シートチューブ１２４は、トップチューブ１２２およびダウンチューブ１２３の後方に配置され、上下方向に延びている。シートチューブ１２４の下端は、ブラケット１２５に接続されている。つまり、シートチューブ１２４は、ブラケット１２５から上方に延びている。

図１に示す例では、シートチューブ１２４は、上下方向の中間部分で折れ曲がっている。その結果、シートチューブ１２４の下部は上下方向に延びているが、シートチューブ１２４の上部は上下方向に対して傾斜した方向に延びている。

シートチューブ１２４には、シートポスト２９が挿入されている。シートポスト２９の上端には、サドル１８が取り付けられている。

ブラケット１２５は、車体フレーム１２の下端に位置している。ブラケット１２５は、駆動ユニット２０を支持する。車体フレーム１２に取り付けられた駆動ユニット２０は、車輪（ここでは後輪１４Ｒ）に伝達される駆動力を発生させる。駆動ユニット２０の詳細については、後述する。

車体フレーム１２は、さらに、スイングアーム３０、一対の接続アーム３０３およびサスペンション３０４をさらに含む。スイングアーム３０は、一対のチェーンステー３０１および一対のシートステー３０２を含む。

一対のチェーンステー３０１は、それぞれ前後方向に延びている。一対のチェーンステー３０１は、左右方向に並んで配置されている。一対のチェーンステー３０１の間には、後輪１４Ｒが配置されている。一対のチェーンステー３０１は、左右対称に配置されている。そのため、図１では、右側のチェーンステー３０１だけが図示されている。

各チェーンステー３０１の前端部は、ブラケット１２５に取り付けられている。つまり、各チェーンステー３０１は、ブラケット１２５から後方に延びている。各チェーンステー３０１は、ブラケット１２５に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

各チェーンステー３０１の後端部には、後輪１４Ｒの車軸１４１が回転不能に取り付けられている。つまり、一対のチェーンステー３０１により、後輪１４Ｒが車軸１４１の周りで回転可能に支持されている。言い換えると、後輪１４Ｒは、車体フレーム１２によって支持されている。後輪１４Ｒには、複数段の従動スプロケット３２が固定されている。

一対のシートステー３０２は、それぞれ前後方向に延びている。一対のシートステー３０２は、左右方向に並んで配置されている。一対のシートステー３０２の間には、後輪１４Ｒが配置されている。一対のシートステー３０２は、左右対称に配置されている。そのため、図１では、右側のシートステー３０２だけが図示されている。

左側のシートステー３０２の後端部は、左側のチェーンステー３０１の後端部に接続さ れている。右側のシートステー３０２の後端部は、右側のチェーンステー３０１の後端部に接続されている。

一対の接続アーム３０３は、それぞれ前後方向に延びている。一対の接続アーム３０３は、左右方向に並んで配置されている。一対の接続アーム３０３の間には、シートチューブ１２４が配置されている。一対の接続アーム３０３は、左右対称に配置されている。そのため、図１では、右側の接続アーム３０３だけが図示されている。

各接続アーム３０３は、シートチューブ１２４に取り付けられている。各接続アーム３０３は、シートチューブ１２４に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

車両の側面から見たときに、各接続アーム３０３の前端は、シートチューブ１２４よりも前方に位置している。車両の側面から見たときに、各接続アーム３０３の後端は、シートチューブ１２４よりも後方に位置している。

右側の接続アーム３０３の後端部は、右側のシートステー３０２の前端部に取り付けられている。右側の接続アーム３０３は、右側のシートステー３０２に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

左側の接続アーム３０３の後端部は、左側のシートステー３０２の前端部に取り付けられている。左側の接続アーム３０３は、左側のシートステー３０２に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

サスペンション３０４は、シートチューブ１２４の前方であって、且つ、ダウンチューブ１２３の後方に配置されている。サスペンション３０４の上端部は、一対の接続アーム３０３に取り付けられている。サスペンション３０４は、一対の接続アーム３０３に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。サスペンション３０４の下端部は、ブラケット１２５に取り付けられている。サスペンション３０４は、ブラケット１２５に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。サスペンション３０４のブラケット１２５への取付位置は、シートチューブ１２４のブラケット１２５への取付位置よりも前方にある。

駆動ユニット２０には、支持部材３３を介して、駆動スプロケット３４が取り付けられている。駆動スプロケット３４および従動スプロケット３２には、チェーン３６が巻き掛けられている。

［駆動ユニット］
図２を参照しながら、駆動ユニット２０の構成例を説明する。図２は、駆動ユニット２０の内部構造の一例を示す断面図である。

図２に示すように、駆動ユニット２０は、ハウジング２１、ペダルクランク軸２２、回転軸（アクスル）２３、減速機２４および電動モータ２５を備える。

まず、本実施形態に係るハウジング２１の構成を説明する。

ハウジング２１は、複数の締結具により、ブラケット１２５（図１）に固定される。ハウジング２１は、第１ケース２１１、第２ケース２１２および内蓋２１３を含む。第１ケース２１１、第２ケース２１２および内蓋２１３は、それぞれ金属材料（例えばアルミニウム合金）で形成されている。

第２ケース２１２は、第１ケース２１１に対して、左右方向で右側から重ね合わせられる。第１ケース２１１と第２ケース２１２とは、複数の締結具により固定される。その結果、第１ケース２１１と第２ケース２１２との間には、空間２１４が形成されている。

内蓋２１３は、第１ケース２１１の電動モータ２５を収容する凹部を塞ぐようにして、左右方向で右側から重ね合わせられる。内蓋２１３は、第１ケース２１１に対して、複数の締結具により固定される。第１ケース２１１の左部分と内蓋２１３との間には、第１ケース２１１と内蓋２１３とで覆われた空間２１５が形成されている。この空間２１５には電動モータ２５が収容される。

次に、本実施形態に係るペダルクランク軸２２の構成を説明する。

ペダルクランク軸２２は、ハウジング２１を車両の左右方向に貫通して配置されている。つまり、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１は、左右方向に延びている。中心軸線ＣＬ１は、ペダルクランク軸２２の軸方向（スラスト方向）から見た場合に、ペダルクランク軸２２の回転中心軸ＲＣ１となる。ペダルクランク軸２２は、中心軸線ＣＬ１周りでハウジング２１に対して回転する。

ペダルクランク軸２２は、ハウジング２１内で一対のベアリング（軸受）３８Ｌおよび３８Ｒによって回転可能に支持されている。一対のベアリング３８Ｌおよび３８Ｒの一方は、スラスト方向における一側（ここでは左側）に配置されており、以下では「第１ベアリング」と呼ぶ。一対のベアリング３８Ｌおよび３８Ｒの他方は、スラスト方向における他側（ここでは右側）に配置されており、以下では「第２ベアリング」と呼ぶ。

第１ベアリング３８Ｌは、内輪３８１、外輪３８２および転動体３８３を含む転がり軸受である。第１ベアリング３８Ｌは、ペダルクランク軸２２に対してスラスト方向に移動しないように設けられている。図２に示す例では、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、ペダルクランク軸２２に圧入されている。第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、弾性部材７０によって左方向に付勢されている。

第２ベアリング３８Ｒは、内輪３８４、外輪３８５および転動体３８６を含む転がり軸受である。第２ベアリング３８Ｒは、後述するワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２および滑り軸受４０を介してペダルクランク軸２２を回転可能に支持する。

ペダルクランク軸２２は、回転軸２３を貫通して配置されている。回転軸２３は、ハウジング２１に収容されている。回転軸２３の詳細については、後述する。ペダルクランク軸２２には、左右一対のクランクアーム（不図示）が取り付けられる。クランクアームには、ペダル（不図示）が取り付けられる。

次に、本実施形態に係る電動モータ２５および減速機２４の構成を説明する。

電動モータ２５は、ハウジング２１に収容され、ハウジング２１に固定されている。電動モータ２５は、電動補助自転車１０の走行をアシストするための駆動力を発生する。電動モータ２５は、ステータ２５１およびロータ２５２を有する。

ステータ２５１は、コイル２５１１が巻き回されたボビン２５１２を複数（例えば１４個）有する。各ボビン２５１２には、鉄心２５１３が挿入されている。ステータ２５１は、空間２１５内に配置されている。この状態で、ステータ２５１は、第１ケース２１１に固定されている。

ステータ２５１には、支持部材２５３が取り付けられている。支持部材２５３は、樹脂材料から形成されている。支持部材２５３には、複数のバスバー２５Ｂが埋め込まれている。これらのバスバー２５Ｂのそれぞれは、対応するコイル２５１１に接続されている。バスバー２５Ｂへの通電を制御することにより、ステータ２５１に磁力が発生する。

ロータ２５２は、ステータ２５１の内側に配置されている。ロータ２５２の中心軸線ＣＬ２は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１と平行である。つまり、ロータ２５２は、ペダルクランク軸２２と平行に配置されている。中心軸線ＣＬ２は、ペダルクランク軸２２の軸方向から見たときに、ロータ２５２の回転中心軸ＲＣ２となる。

ロータ２５２は、ロータ本体２５２１と、出力軸２５２２とを含む。ロータ本体２５２１の外周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている。本実施形態では、Ｎ極およびＳ極それぞれの数は、例えば７個である。

出力軸２５２２は、ロータ本体２５２１を貫通して配置されている。出力軸２５２２は、ロータ本体２５２１に固定されている。つまり、出力軸２５２２は、ロータ本体２５２１とともに回転する。

出力軸２５２２は、２つのベアリング４２Ｌおよび４２Ｒにより、中心軸線ＣＬ２周りで、ハウジング２１に対して、回転可能に支持されている。ベアリング４２Ｌは、第１ケース２１１に固定されている。ベアリング４２Ｒは、ロータ本体２５２１よりも右側に配置され、内蓋２１３に固定されている。出力軸２５２２は内蓋２１３を貫通して配置されている。出力軸２５２２のうち、空間２１４内に位置する部分には、出力歯車２５２Ａが形成されている。出力歯車２５２Ａは、例えば、はすば歯車である。

減速機２４は、ハウジング２１に収容されている。具体的には、減速機２４は、空間２１４内に配置されている。減速機２４は、伝達軸２４１、第１伝達歯車２４２および第２伝達歯車２４３を有する。伝達軸２４１は歯車回転軸である。

伝達軸２４１は、ハウジング２１内に配置される。伝達軸２４１の中心軸線ＣＬ３は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１と平行である。つまり、伝達軸２４１は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１に対して平行に延びる。中心軸線ＣＬ３は、伝達軸２４１の軸方向、つまり、ペダルクランク軸２２の軸方向から見たときに、伝達軸２４１の回転中心軸ＲＣ３となる。

伝達軸２４１は、２つのベアリング４４Ｌおよび４４Ｒにより、中心軸線ＣＬ３周りで回転可能に支持される。ベアリング４４Ｌは、内蓋２１３に固定される。ベアリング４４Ｒは、第２ケース２１２に固定される。

第１伝達歯車２４２は、例えば樹脂材料から形成されている。第１伝達歯車２４２は、伝達軸２４１に配置される。第１伝達歯車２４２は、伝達軸２４１の軸方向で軸受４４Ｒよりも軸受４４Ｌの近くに配置される。第１伝達歯車２４２は、出力歯車２５２Ａと噛み合う。これにより、電動モータ２５で発生した駆動力が出力歯車２５２Ａから第１伝達歯車２４２に伝達される。ここで、第１伝達歯車２４２と伝達軸２４１との間には、ワンウェイクラッチ２４４が配置される。これにより、出力歯車２５２Ａの前転方向の回転力は、第１伝達歯車２４２を介して伝達軸２４１に伝達されるが、出力歯車２５２Ａの後転方向の回転力は、伝達軸２４１には伝達されない。また、ワンウェイクラッチ２４４は、乗員の人力により発生したペダルクランク軸２２の前転方向の回転力が、電動モータ２５に伝達されることを防止している。第１伝達歯車２４２は、出力歯車２５２Ａよりも大径であり、出力歯車２５２Ａよりも多い歯を有する。つまり、第１伝達歯車２４２は、出力歯車２５２Ａよりも減速される。

第２伝達歯車２４３は、金属材料（例えば鉄）から形成されている。第２伝達歯車２４３は、伝達軸２４１に配置される。第２伝達歯車２４３は、伝達軸２４１の軸方向で第１伝達歯車２４２と異なる位置に配置される。本実施形態では、伝達軸２４１と第２伝達歯車２４３とは一体に形成されている。第２伝達歯車２４３は伝達軸２４１とともに回転する。なお、第２伝達歯車２４３は、セレーション結合（または圧入）により、伝達軸２４１に固定されていてもよい。

回転軸２３は、ペダルクランク軸２２と同軸に配置され、ペダルクランク軸２２とともに回転可能である。回転軸２３は、連結軸２３１およびワンウェイクラッチ５０を含む。

連結軸２３１は、円筒形状を有する。連結軸２３１には、ペダルクランク軸２２が挿入されている。連結軸２３１は、ペダルクランク軸２２と同軸に配置されている。

連結軸２３１の左端部（一端部）２３１Ｌは、ペダルクランク軸２２に対して、セレーション結合等で連結されている。その結果、ペダルクランク軸２２が前転方向および後転方向の何れに回転しても、連結軸２３１はペダルクランク軸２２とともに回転する。

連結軸２３１の周囲には、トルク検出装置２３２が配置されている。トルク検出装置２３２は、第１ケース２１１に支持されている。

トルク検出装置２３２は、運転者がペダルを漕ぐときに連結軸２３１に発生するトルクを検出する。トルク検出装置２３２は、磁歪式のトルクセンサである。トルク検出装置２３２は、検出したトルクに応じた信号を、基板４８に実装された制御装置に出力する。制御装置は、トルク検出装置２３２が検出したトルクを参照して、運転者によるペダリングの状態を把握し、電動モータ２５を制御する。

トルク検出装置２３２は、取付軸部２３２１、コイル２３２２、検出素子２３２３およびシールド２３２４を含む。

取付軸部２３２１は、連結軸２３１の外周面に取り付けられており、連結軸２３１に対して、相対的に回転可能である。コイル２３２２は、取付軸部２３２１の外周面に配置されている。コイル２３２２には、所定の電圧が印加される。検出素子２３２３は、連結軸２３１の歪みに起因するコイル２３２２の電圧変化を検出する。これにより、連結軸２３１に発生するトルク、つまり、連結軸２３１と一体的に回転するペダルクランク軸２２に発生するトルクを検出する。シールド２３２４は、外部磁場に起因して検出素子２３２３の検出精度が低下するのを防ぐ。シールド２３２４は、連結軸２３１とともに回転しない。

次に、本実施形態に係るワンウェイクラッチ５０の構成を説明する。

ワンウェイクラッチ５０は、ペダルクランク軸２２の軸方向でトルク検出装置２３２よりも右側に配置されている。ワンウェイクラッチ５０は、ペダルクランク軸２２と同軸に配置されている。ワンウェイクラッチ５０は、インナ部材５１およびアウタ部材５２を備える。

インナ部材５１は、円筒形状を有する。インナ部材５１の左端部（一端部）には、連結軸２３１の右端部（他端部）２３１Ｒが挿入されている。インナ部材５１は、連結軸２３１と同軸に配置されている。この状態で、連結軸２３１の右端部２３１Ｒは、インナ部材５１の左端部に対して、セレーション結合等で連結されている。その結果、連結軸２３１が前転方向および後転方向のいずれに回転しても、インナ部材５１は、連結軸２３１とともに回転する。つまり、ペダルクランク軸２２が前転方向および後転方向のいずれに回転しても、インナ部材５１は、ペダルクランク軸２２とともに回転する。連結軸２３１およびインナ部材５１は、ペダルクランク軸２２と一体的に回転するクランク回転入力軸として機能する。

インナ部材５１の外周面にはリング磁石４６が固定されている。リング磁石４６は、ペダルクランク軸２２の軸方向から見て、基板４８の一部と重なる位置に配置されている。

リング磁石４６は、インナ部材５１とともに回転する。基板４８に設けられた検出素子を用いて、リング磁石４６の回転に伴う磁場の変化を検出することにより、ペダルクランク軸２２の回転を検出することができる。

アウタ部材５２は、円筒形状を有する。アウタ部材５２には、ペダルクランク軸２２が挿入されている。アウタ部材５２とペダルクランク軸２２との間には、滑り軸受４０が配置されている。これにより、アウタ部材５２は、ペダルクランク軸２２に対して同軸で回転可能に配置されている。

アウタ部材５２とインナ部材５１との間には、ワンウェイクラッチ機構としてのラチェット機構が形成されている。これにより、インナ部材５１の前転方向の回転力は、アウタ部材５２に伝達されるが、インナ部材５１の後転方向の回転力は、アウタ部材５２に伝達されない。また、モータ２５の回転により発生したアウタ部材５２の前転方向の回転力は、インナ部材５１に伝達されない。

アウタ部材５２は、第２ベアリング３８Ｒにより、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１周りで、ハウジング２１に対して回転可能に支持されている。第２ベアリング３８Ｒは、その内輪３８４がワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２に圧入された状態で、その外輪３８５が第２ケース２１２にすきまばめされている。

アウタ部材５２は、第２ケース２１２を貫通して配置されている。アウタ部材５２のうち、ハウジング２１の外側（右側）に位置する部分には、支持部材３３（図１）を介して、駆動スプロケット３４（図１）が取り付けられる。

アウタ部材５２は、歯車２３３３を有する。歯車２３３３は、減速機２４が有する第２伝達歯車２４３と噛み合っている。歯車２３３３は、第２伝達歯車２４３よりも大径であって、且つ、第２伝達歯車２４３よりも多い歯を有する。つまり、歯車２３３３の回転速度は、第２伝達歯車２４３の回転速度よりも遅くなる。

アウタ部材５２は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒに伝達された人力（踏力）と、電動モータ２５の補助駆動力との合力を駆動スプロケット３４に伝達する。アウタ部材５２により、ワンウェイクラッチ５０を介して入力される人力と、歯車２３３３を介して入力される補助駆動力との合力を出力する合力出力軸２３５が実現されている。合力出力軸２３５は、回転軸２３に含まれる。

以下、図３から図７を参照して、ワンウェイクラッチ５０の構成と動作をより詳細に説明する。

まず、図３を参照する。図３は、ワンウェイクラッチ５０の内部構造の一例を示す図である。上述したように、ワンウェイクラッチ５０は、ラチェット機構を備える。ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１は、複数のクラッチ爪５１３を備える。複数のクラッチ爪５１３は、インナ部材５１の外周部に設けられている。ワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２は、複数のクラッチ歯５２３を備える。複数のクラッチ歯５２３は、アウタ部材５２の内周部に設けられている。クラッチ爪５１３とクラッチ歯５２３とは互いに係合可能である。

複数のクラッチ爪５１３のそれぞれは、インナ部材５１によって揺動可能に支持されている。複数のクラッチ爪５１３のそれぞれは、弾性部材（不図示）により半径方向外側へ付勢されており、アウタ部材５２の内周部に当接する。複数のクラッチ爪５１３のそれぞれは、複数のクラッチ歯５２３のうちの一つと噛み合うことができる。図３に示すアウタ部材５２の内周部を反時計回りに見たときに、複数のクラッチ歯５２３のそれぞれは、立ち上がりが穏やかで立下りが急峻な鋸歯形状を有している。

図３に示すワンウェイクラッチ５０において、インナ部材５１がアウタ部材５２に対して相対的に右回転するとき、クラッチ爪５１３は、鋸歯形状のクラッチ歯５２３の急峻な部分と噛み合う。クラッチ爪５１３とクラッチ歯５２３とが噛み合うことにより、インナ部材５１の回転はアウタ部材５２に伝達される。

一方、インナ部材５１がアウタ部材５２に対して相対的に左回転するとき、クラッチ爪５１３は、鋸歯形状のクラッチ歯５２３の表面を滑り、クラッチ歯５２３と噛み合わない。クラッチ爪５１３とクラッチ歯５２３とが噛み合わないため、インナ部材５１の回転はアウタ部材５２に伝達されない。このような構造により、ワンウェイクラッチ５０は、一方向の回転のみを伝達することができる。

図３に示す例において、インナ部材５１が備えるクラッチ爪５１３の数は２個である。２個のクラッチ爪５１３は、インナ部材５１の直径方向に位置する。言い換えると、２個のクラッチ爪５１３は、インナ部材５１の中心を通る１本の直線上に位置する。クラッチ爪５１３の個数を２個と少なくすることで、ワンウェイクラッチ５０の構成が簡単になり、軽量化が可能となる。また、ワンウェイクラッチ５０の部品数が削減されるととともに、ワンウェイクラッチ５０の組み立てが簡単となるため、コストを削減することができる。

しかしながら、クラッチ爪５１３の個数が２個と少ない場合、インナ部材５１の中心軸とアウタ部材５２の中心軸とのずれ（芯ずれ）が発生しやすいという課題が発生する。クラッチ爪５１３の個数が3個以上の場合、クラッチ爪５１３とクラッチ歯５２３とが３箇所以上で係合することにより、インナ部材５１の中心軸とアウタ部材５２の中心軸とを比較的精度良く一致させること（芯出し）ができる。一方、クラッチ爪５１３の個数が２個の場合、クラッチ爪５１３とクラッチ歯５２３との係合のみでは両部材の芯出しは難しく、クラッチ爪５１３とクラッチ歯５２３との噛み合い精度が低くなり得る。その結果、２個のクラッチ爪５１３への荷重が均一化されず、一方のクラッチ爪５１３の摩耗が激しくなり、製品寿命が短くなる可能性がある。

本実施形態の駆動ユニット２０では、クラッチ爪５１３およびクラッチ歯５２３が上記のような芯ずれを起こしやすい構造を有していても、ワンウェイクラッチ５０を安定して回転させる構造を有する。以下、その構造を詳細に説明する。

図４は、ワンウェイクラッチ５０の構成例を示す断面図である。図５は、ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１およびアウタ部材５２を互いに分離した状態で示す断面図である。図４および図５のそれぞれは、ワンウェイクラッチ５０の回転軸を含む平面における断面を示している。

本実施形態のワンウェイクラッチ５０は、ラチェット機構５０１を備える。上述したように、インナ部材５１は、インナ部材５１に対するアウタ部材５２の一方向における回転を規制する複数のクラッチ爪５１３を備える。アウタ部材５２は、複数のクラッチ爪５１３に係合可能な複数のクラッチ歯５２３を備える。ラチェット機構５０１は、複数のクラッチ爪５１３および複数のクラッチ歯５２３を備える。

インナ部材５１は、複数のクラッチ爪５１３が設けられた基部５１１を備える。図５において破線で囲んだ部分が基部５１１である。複数のクラッチ爪５１３は、基部５１１の外周部に設けられている。

上述したように、アウタ部材５２における、ハウジング２１の外側に位置する部分には、駆動スプロケット３４（図１）が取り付けられる。基部５１１における駆動スプロケット３４が配置される側の端部からは、ボス５１４が突出している。ボス５１４は、その基部５１１の端部から、駆動スプロケット３４が配置される側に突出している。本実施形態では、駆動スプロケット３４は駆動ユニット２０の右側に取り付けられる。このため、図４および図５に示す例において、ボス５１４は、基部５１１の右端部から右方向に突出している。

アウタ部材５２は、複数のクラッチ歯５２３が設けられる基部５２１を備える。図５において点線で囲んだ部分が基部５２１である。複数のクラッチ歯５２３は、基部５２１の内周部に設けられている。

アウタ部材５２は、駆動スプロケット３４が取り付けられる拡張部分５２２を備える。図５において二点鎖線で囲んだ部分が拡張部分５２２である。図４および図５に示す例において、拡張部分５２２は、基部５２１の右部分から内周方向へ延びたのち、右方向に延びている。拡張部分５２２は、インナ部材５１と対向する側に凹部５２４を有している。

図６は、インナ部材５１の一部およびアウタ部材５２の一部を示す斜視図である。図６上方に示す斜視図は、図６下方に示す断面図の二点鎖線で囲んだ範囲の斜視図である。アウタ部材５２の凹部５２４を分かりやすく図示するために、図６に示す斜視図では、基部５２１、歯車２３３３、クラッチ爪５１３およびクラッチ歯５２３は省略している。

図６に示すインナ部材５１のハッチングを付した部分が、ボス５１４の外周面５１５である。図６に示すアウタ部材５２のハッチングを付した部分が、凹部５２４の内周面５２５である。ワンウェイクラッチ５０は、アウタ部材５２の凹部５２４にインナ部材５１のボス５１４が嵌るインロー構造５３（図４）を有している。ボス５１４および凹部５２４は、それぞれ、中心軸ＲＣ５１、ＲＣ５２に関して軸対称な形状を有している。ボス５１４の外周面５１５と凹部５２４の内周面５２５とは互いに接触する。ボス５１４の外周面５１５と凹部５２４の内周面５２５とは摺動可能である。このため、ボス５１４が凹部５２４に嵌った状態においても、アウタ部材５２はインナ部材５１に対して、ワンウェイクラッチ５０が許容する方向には自由に回転することが可能になる。図示される例において、ボス５１４および凹部５２４は、それぞれ、円筒の形状を有しているが、このような例に限定されない。ボス５１４は、軸対称である限り、例えば、根元から先端に向かって外径が単調に減少する形状を有していてもよい。アウタ部材５２の凹部５２４は、ボス５１４の外周面５１５に整合する形状およびサイズの内周面５２５を有している。なお、ボス５１４の外周面５１５および凹部５２４の内周面５２５は、平滑であることが好ましいが、摺動可能である限り、表面に微細な溝または穴などを有していてもよい。

アウタ部材５２の凹部５２４にインナ部材５１のボス５１４が嵌るインロー構造５３により、アウタ部材５２の中心軸ＲＣ５２とインナ部材５１の中心軸ＲＣ５１とを合わせることができる。すなわち、インロー構造５３により、インナ部材５１とアウタ部材５２との芯出しを実現できる。これにより、クラッチ爪５１３およびクラッチ歯５２３が芯ずれを起こしやすい構成を有していても、ワンウェイクラッチ５０を安定して回転させることができる。インロー構造５３によってインナ部材５１とアウタ部材５２との芯ずれが生じにくいため、例えば、図３を用いて説明したように、クラッチ爪５１３の個数が２個と少なくても、片方のクラッチ爪５１３に偏った力が付加することが抑制され、安定した回転が実現できる。ボス５１４の外周面５１５と凹部５２４の内周面５２５とが摺動可能であるので、芯出しを実現しつつ、インナ部材５１およびアウタ部材５２の一方を他方に対して相対的に回転させることができる。なお、クラッチ爪５１３の個数が３個以上であっても、インロー構造５３が無いと、ペダルクランク軸２２に加わる力によっては、アウタ部材５２の中心軸ＲＣ５２とインナ部材５１の中心軸ＲＣ５１とがずれる可能性がある。このため、インロー構造５３による芯出し効果は、クラッチ爪５１３の個数が３個以上であっても有益である。

再び図４を参照する。基部５１１から突出するボス５１４は、クラッチ爪５１３の位置よりもペダルクランク軸２２の近くに位置している。言い換えると、ボス５１４の外径は、基部５１１の外径よりも小さい。ボス５１４を小径化することにより、ワンウェイクラッチ５０の重量の増加を抑制することができる。

アウタ部材５２の拡張部分５２２とペダルクランク軸２２との間には、滑り軸受４０（図４）が配置されている。滑り軸受４０は、例えば、内周および／または外周に摺動可能な面を有する取替え可能な管状の軸受（ブッシュ）である。一方、インナ部材５１とペダルクランク軸２２との間には、滑り軸受は配置されていない。本実施形態のワンウェイクラッチ５０の構成によれば、ボス５１４を受けるための凹部５２４を設けたことにより、本来は必要であった滑り軸受を設ける必要がない。そのため、アウタ部材５２とペダルクランク軸２２との間に配置された滑り軸受４０の個数は１個である。このように、滑り軸受４０の個数を減らすことにより、部品コストを低減することができる。

ここで本実施形態とは異なる構成について説明する。連結軸２３１の他端部２３１Ｒに連結される部材が、ワンウェイクラッチのアウタ部材であるとする。この場合、右側に駆動スプロケットが取り付けられる部材は、ワンウェイクラッチのインナ部材となる。インナ部材の右側から拡張部分が延びることになるため、回転軸方向に沿ったインナ部材の長さは大きくなる。このため、滑り軸受の個数が１個では足りなくなる。これに対して、本実施形態では、ペダルクランク軸２２と共に回転する連結軸２３１にインナ部材５１が連結しているため、インナ部材５１の内周面とペダルクランク軸２２の外周面との間に滑り軸受は不要になる。滑り軸受４０の個数を減らすことができ、部品コストを低減することができる。

インナ部材５１の内周面とペダルクランク軸２２の外周面との間にはギャップ５６が形成されている。インナ部材５１とペダルクランク軸２２とは互いに接触しない。インナ部材５１の内周面とペダルクランク軸２２の外周面との間の接触が回避されることにより、ペダルクランク軸２２の外周面を摺動可能なレベルに研磨加工する工程を省略することができる。これにより、製造コストを削減することができる。

次に、図７を参照して、インナ部材５１の基部５１１およびボス５１４のサイズを説明する。図７は、インナ部材５１の基部５１１およびボス５１４のサイズを示す図である。

上述したように、ボス５１４は、基部５１１の右端部から右方向に突出している。インナ部材５１の中心軸ＲＣ５１に平行な方向における、ボス５１４の長さＬ１は、例えば２ｍｍ以上である。ボス５１４の長さＬ１は、例えば２〜４ｍｍであるが、これに限定されない。拡張部分５２２の凹部５２４は、インナ部材５１のボス５１４を受け入れて正確な芯出しを実現する形状およびサイズを有している。アウタ部材５２の中心軸ＲＣ５２に平行な方向における凹部５２４の深さは、ボス５１４の長さＬ１に整合している。本実施形態において、アウタ部材５２の中心軸ＲＣ５２に平行な方向における凹部５２４の深さは、ボス５１４の長さＬ１よりも僅かに小さい。このため、ボス５１４の先端が凹部５２４の底に当接し得る。本実施形態において、ボス５１４の先端と凹部５２４の底との間でも摺動が可能である。なお、アウタ部材５２の中心軸ＲＣ５２に平行な方向における凹部５２４の深さが、ボス５１４の長さＬ１よりも大きくてもよい。その場合、インナ部材５１における基部５１１の右端（ボス５１４の根元）が、アウタ部材５２の拡張部分５２２の左端に当接し得る。

ボス５１４の長さが大きくなるほど、インナ部材５１とアウタ部材５２との傾きによる中心軸ずれを抑制する機能を高めることができる。また、駆動ユニット２０内においてクランク軸方向における部品のがたつきが１ｍｍ程度想定される場合があるが、そのようながたつきがあったとしても、ボス５１４が凹部５２４から外れることを抑制することができる。

基部５１１の厚さｔ２は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒにおける厚さｔ１よりも大きい。厚さｔ２は、基部５１１の外径と内径とによって規定される厚さである。厚さｔ１は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒにおける外径と内径とによって規定される厚さである。クラッチ爪５１３が多数ある場合と比較して、クラッチ爪５１３の個数が例えば２個と少ない構成では、個々のクラッチ爪５１３には大きな力が加わることになる。この大きな力はクラッチ爪５１３を介して基部５１１にも加わる。基部５１１の厚さｔ２が大きいことにより、磁歪式トルクセンサが取り付けられる連結軸２３１の機械的特性に制約されることなく、クラッチ爪５１３が設けられる基部５１１の強度を増加させることができる。このため、クラッチ爪５１３の個数を例えば２個にした場合でも、個々のクラッチ爪５１３を介して印加される大きな力に耐え得る強度を基部５１１に付与することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、サスペンションを備える電動補助自転車を例示したが、本発明は、サスペンションを備えていない電動補助自転車にも好適に用いることができる。

上述した実施形態では、人力および電動モータ２５の補助力がペダルクランク軸２２と同軸で回転する部品で合成されるタイプ（クランク合力型）の駆動ユニットを例示したが、本発明はそれに限定されない。本発明は、チェーンで人力および補助力が合成されるタイプ（チェーン合力型）の駆動ユニットにも好適に用いることができる。チェーン合力型の場合、アウタ部材５２は、電動モータ２５の補助駆動力を受けるための歯車２３３３を有していない。歯車２３３３は、大口径であるため、アウタ部材５２に軸ずれの原因となる力を及ぼしやすい。上記の実施形態におけるインロー構造５３は、このような大口径の歯車２３３３がアウタ部材５２に連結されている場合に特に優れた効果を発揮し得る。

上述した実施形態では、クラッチ爪を２個備えるワンウェイクラッチを例示したが、それ以外のワンウェイクラッチが用いられてもよい。例えば、クラッチ爪を４個以上備えるが、同時にクラッチ歯に係合するクラッチ爪が、インナ部材の直径方向に位置する２個のみとなる構造を有するワンウェイクラッチが用いられてもよい。そのようなワンウェイクラッチを採用した駆動ユニットにおいても、上記と同様に、ワンウェイクラッチを安定して回転させることができる。

上述した実施形態では、ハウジング２１の第１ケース２１１（図２）に形成された凹部に電動モータ２５が収容されていたが、ハウジング２１の構造はこれに限定されない。例えば、第１ケース２１１の左部分に電動モータ２５が通ることのできる開口部があり、その開口部を通って、電動モータ２５がハウジング２１に取り付けられてもよい。また、その場合、防塵および防水のために開口部をカバーで覆ってもよい。

以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。

本発明のある実施形態に係る駆動ユニット２０は、電動補助自転車１０の車体フレーム１２に取り付けられ、車輪１４Ｒに伝達される駆動力を発生させる駆動ユニット２０である。駆動ユニット２０は、ハウジング２１と、ハウジング２１に固定された電動モータ２５と、ハウジング２１を電動補助自転車１０の左右方向に貫通し、ハウジング２１に回転可能に支持されるペダルクランク軸２２と、ペダルクランク軸２２が貫通し、かつ、ペダルクランク軸２２に結合された一端部２３１Ｌから他端部２３１Ｒへ踏力を伝達する筒状の連結軸２３１と、連結軸２３１の他端部２３１Ｒに伝達された踏力を駆動スプロケット３４に伝達するワンウェイクラッチ５０とを備える。ワンウェイクラッチ５０は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒに連結されたインナ部材５１と、駆動スプロケット３４に連結されるアウタ部材５２とを有する。インナ部材５１は、インナ部材５１に対するアウタ部材５２の一方向における回転を規制する複数のクラッチ爪５１３と、複数のクラッチ爪５１３が設けられた基部５１１と、基部５１１の一端から駆動スプロケット３４が配置される側に突出して、アウタ部材５２の中心軸ＲＣ５２とインナ部材５１の中心軸ＲＣ５１とを合わせるボス５１４と有する。アウタ部材５２は、複数のクラッチ爪５１３に係合可能な複数のクラッチ歯５２３と、駆動スプロケット３４に結合される拡張部分５２２を有する。拡張部分５２２は、インナ部材５１の側にボス５１４を受け入れる凹部５２４を有している。凹部５２４は、ボス５１４の外周面５１５に摺動可能な内周面５２５を有している。

ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１とアウタ部材５２との間に「ボス５１４／凹部５２４」のインロー構造５３を設けることにより、インナ部材５１とアウタ部材５２との芯出しが実現できる。これにより、クラッチ爪５１３およびクラッチ歯５２３が芯ずれを起こしやすい構成を有していても、ワンウェイクラッチ５０を安定して回転させることができる。ボス５１４の外周面５１５と凹部５２４の内周面５２５とが摺動可能であるので、芯出しを実現しつつ、インナ部材５１およびアウタ部材５２の一方を他方に対して相対的に回転させることができる。

ある実施形態において、インナ部材５１の中心軸ＲＣ５１に平行な方向におけるボス５１４のサイズは、２ｍｍ以上であってもよい。ボス５１４のサイズ（長さ）が大きくなるほど、インナ部材５１とアウタ部材５２との傾きによる中心軸ずれを抑制する機能を高めることができる。また、クランク軸方向における部品のがたつきが１ｍｍ程度想定される場合があるが、そのようながたつきがあったとしても、ボス５１４が凹部５２４から外れることが抑制される。

ある実施形態において、インナ部材５１における基部５１１の外径と内径とによって規定される厚さ(ｔ２)は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒにおける外径と内径とによって規定される厚さ(ｔ１)よりも大きくてもよい。磁歪式トルクセンサが取り付けられる連結軸２３１の機械的特性に制約されることなく、クラッチ爪５１３が設けられる基部５１１の強度を増加させることができる。このため、クラッチ爪５１３の個数を例えば２個にした場合でも、個々のクラッチ爪５１３を介して印加される大きな力に耐え得る強度を基部５１１に付与することができる。

ある実施形態において、インナ部材５１がアウタ部材５２を回転させるとき、インナ部材５１の直径方向に位置する２個のクラッチ爪５１３のみが、複数のクラッチ歯５２３のいずれかに係合してもよい。インロー構造５３によってインナ部材５１とアウタ部材５２との芯ずれが生じにくいため、係合するクラッチ爪５１３の個数が２個と少なくても、片方のクラッチ爪５１３に偏った力が付加することが抑制され、安定した回転が実現できる。

ある実施形態において、インナ部材５１が有する複数のクラッチ爪５１３の個数は２個であってもよい。ワンウェイクラッチ５０の構成が簡単になるため、軽量化が可能となる。また、ワンウェイクラッチ５０の部品数が削減されるととともに、ワンウェイクラッチ５０の組み立てが簡単となるため、コストを削減することができる。

ある実施形態において、ボス５１４の位置は、複数のクラッチ爪５１３の位置よりもペダルクランク軸２２に近くてもよい。ボス５１４の外径は基部５１１の外径よりも小さい。ボス５１４を小径化することにより、ワンウェイクラッチ５０を軽量化できる。

ある実施形態において、アウタ部材５２とペダルクランク軸２２との間には、滑り軸受４０が配置され、インナ部材５１とペダルクランク軸２２との間には、滑り軸受が配置されていなくてもよい。滑り軸受４０の個数を減らすことにより、部品コストを低減することができる。

ある実施形態において、インナ部材５１の内周面とペダルクランク軸２２の外周面との間にはギャップ５６が形成されていてもよい。インナ部材５１の内周面とペダルクランク軸２２の外周面との間の接触が回避されるため、ペダルクランク軸２２の外周面を摺動可能なレベルに研磨加工する工程を省略することができる。

ある実施形態において、アウタ部材５２とペダルクランク軸２２との間に配置された滑り軸受４０の個数は１個であってもよい。これにより、滑り軸受の部品コストを更に低減することができる。

ある実施形態において、アウタ部材５２は、電動モータ２５の補助駆動力を受ける歯車２３３３を有しており、アウタ部材５２は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒに伝達された踏力と、電動モータ２５の補助駆動力との合力を駆動スプロケット３４に伝達してもよい。これにより、アウタ部材５２で合力を行ってから駆動スプロケット３４に伝達する一軸方式を実現することができる。

本発明のある実施形態に係る電動補助自転車１０は、上記のいずれかに記載の駆動ユニット２０を備える。ワンウェイクラッチ５０のクラッチ爪５１３およびクラッチ歯５２３が芯ずれを起こしやすい構成を有していても、ワンウェイクラッチ５０を安定して回転させることが可能な電動補助自転車１０を実現することができる。

本発明は、電動補助自転車および電動補助自転車に搭載される駆動ユニットの分野において特に有用である。

１０：電動補助自転車、 ２０：車体フレーム、 ２１：ハウジング、 ２５：電動モータ、 ２２：ペダルクランク軸、 ２３１：連結軸、 ３４：駆動スプロケット、 ４０：滑り軸受、 ４８：基板、 ５０：ワンウェイクラッチ、 ５１：インナ部材、 ５２：アウタ部材、 ５３：インロー構造、 ５６：ギャップ、 ７０：弾性部材、 ５０１：ラチェット機構、 ５１１：インナ部材の基部、 ５１３：クラッチ爪、 ５１４：インナ部材のボス、 ５１５：ボスの外周面、 ５２１：アウタ部材の基部、 ５２３：クラッチ歯、 ５２２：アウタ部材の拡張部分、 ５２４：アウタ部材の凹部、 ５２５：凹部の内周面、 ＲＣ１：ペダルクランク軸の回転中心軸、 ＲＣ５１：インナ部材の回転中心軸、 ＲＣ５２：アウタ部材の回転中心軸

Claims (11)

1. 電動補助自転車の車体フレームに取り付けられ、車輪に伝達される駆動力を発生させる
   駆動ユニットであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに固定された電動モータと、
   前記ハウジングを前記電動補助自転車の左右方向に貫通し、前記ハウジングに回転可能に支持されるペダルクランク軸と、
   前記ペダルクランク軸が貫通し、かつ、前記ペダルクランク軸に結合された一端部から他端部へ踏力を伝達する筒状の連結軸と、
   前記連結軸の前記他端部に伝達された踏力を駆動スプロケットに伝達するワンウェイクラッチと、
   を備え
   前記ワンウェイクラッチは、
   前記連結軸の前記他端部に連結されたインナ部材と、
   前記駆動スプロケットに連結されるアウタ部材と、
   を有し、
   前記インナ部材は、
   前記インナ部材に対する前記アウタ部材の一方向における回転を規制する複数のクラッチ爪と、
   前記複数のクラッチ爪が設けられた基部と、
   前記基部の一端から前記駆動スプロケットが配置される側に突出して、前記アウタ部材の中心軸と前記インナ部材の中心軸とを合わせるボスと、
   を有し、
   前記アウタ部材は、
   前記複数のクラッチ爪に係合可能な複数のクラッチ歯と、
   前記駆動スプロケットに結合される拡張部分を有し、
   前記拡張部分は、前記インナ部材の側に前記ボスを受け入れる凹部を有しており、前記凹部は、前記ボスの外周面に摺動可能な内周面を有している、駆動ユニット。
2. 前記インナ部材の前記中心軸に平行な方向における前記ボスのサイズは、２ｍｍ以上である、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記インナ部材における前記基部の外径と内径とによって規定される厚さ(ｔ２)は、前記連結軸の前記他端部における外径と内径とによって規定される厚さ(ｔ１)よりも大きい、請求項１または２に記載の駆動ユニット。
4. 前記インナ部材が前記アウタ部材を回転させるとき、前記インナ部材の直径方向に位置する２個の前記クラッチ爪のみが、前記複数のクラッチ歯のいずれかに係合する、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニット。
5. 前記インナ部材が有する前記複数のクラッチ爪の個数は２個である、請求項４に記載の駆動ユニット。
6. 前記ボスの位置は、前記複数のクラッチ爪の位置よりも前記ペダルクランク軸に近い、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニット。
7. 前記アウタ部材と前記ペダルクランク軸との間には、滑り軸受が配置され、
   前記インナ部材と前記ペダルクランク軸との間には、滑り軸受が配置されていない、請求項１から６のいずれかに記載の駆動ユニット。
8. 前記インナ部材の内周面と前記ペダルクランク軸の外周面との間にはギャップが形成されている、請求項７に記載の駆動ユニット。
9. 前記アウタ部材と前記ペダルクランク軸との間に配置された前記滑り軸受の個数は１個である、請求項７または８に記載の駆動ユニット。
10. 前記アウタ部材は、前記電動モータの補助駆動力を受けるギアを有しており、
    前記アウタ部材は、前記連結軸の前記他端部に伝達された踏力と、前記電動モータの補助駆動力との合力を前記駆動スプロケットに伝達する、請求項１から９のいずれかに記載の駆動ユニット。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の駆動ユニットを備えた電動補助自転車。

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