JP6180506B2 - 電動自転車用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載されているとおり、電動自転車用駆動装置、特には、電気モータの力及び筋力によって駆動される電動アシスト自転車（Ｐｅｄｅｌｅｃ）に用いる駆動装置に関する。

原則的に、電動自転車用駆動装置には、以下の３種類の動作状態がある：
−筋力のみを駆動手段として利用する、自転車動作；
−電気モータの力のみを駆動手段として利用する、Ｅ−ｂｉｋｅ動作（電気自転車動作）；および
−電気モータの力で筋力を補助しこれを駆動手段として利用する、電動アシスト動作。
電動アシスト動作では、自転車を手押ししているとき又は時速６ｋｍまでの始動補助のとき以外は、ペダル運動がない限り、電気モータからの出力を供給しない。電動アシスト自転車では、電気モータをオンに切り替えたり電気モータを制御したりする目的で：
−力センサからの信号を用いて、ペダル、ペダルクランク、チェーン又は車輪での力を測定したり、トルクセンサを用いて、ペダルクランク軸によるトルクを測定したり、
−回転数センサからの信号を用いて、ペダル運動の速度を測定したり、
−車輪に設けられたセンサ、非接触式のセンサ又は車輪から独立して速度を測定可能なセンサを用いて（例えば、レーダー、超音波などにより）、特に、時速２５ｋｍの時点（免許の要らない電動アシスト自転車の場合）又は時速４５ｋｍの時点（要免許の電動アシスト自転車）で電気モータ駆動部を停止させるために、自転車の速度を測定したり、
−加速度を測定したり、
することがある。これらの測定値を機械的又は電子的に処理することにより、電気モータをオン又はオフに切り替えたり、電気モータを制御機能により連続的に制御したりすることが可能になる。

電気モータに供給される電力は、センサのデータに基づき、選択された補助度に応じてモータ制御手段により算出される。その結果、運転者自身が加える動力のうちの特定の割合に相当する動力が、電気モータにより自動的に追加される。このような補助度（すなわち、電気モータにより供給される動力の割合）は、複数の段階で調節可能であったり、製造元や整備士によって固定されていたりする。

特許文献１には、筋力で駆動する自転車に用いる、電動駆動部付きの既知の駆動装置が記載されている。この駆動装置は、自転車のフレーム部分のブッシュに支えられる装着スリーブと、クランク軸と、装着スリーブ内でクランク軸に対して当該クランク軸と同軸に取り付けられる円筒状の駆動要素とを備える。クランク軸の端部には、筋力駆動のペダルと結合するクランクが連結される。円筒状の駆動要素は、その一方の端部にアダプタディスクを具備しており、このアダプタディスクに駆動スプロケットが連結する。クランク軸と円筒状の駆動要素との間には、回転方向依存カップリングとして機能するペダルクランクフリーホイールが設置され、円筒状の駆動要素は、駆動フリーホイール及びギヤユニットを介して電気モータのロータと連結する。クランク軸のトルクを測定するセンサおよびクランク軸の回転速度を測定するセンサが設けられ、これらのセンサから電子制御ユニットに信号が送信されることにより、その電子制御ユニットが、運転者により加えられる動力を判断し、電気モータを制御して運転者を補助する。

電気モータからペダルクランク軸に力を伝達する際には、一段又は多段の減速伝動機構、具体的には、一段又は多段の平歯歯車機構又は遊星歯車機構、一段又は多段のチェーン式駆動機構、一段の波動歯車駆動機構、あるいは、これらの組合せが用いられる。

特許文献２には、既知の電気補助駆動部を備えた自転車が記載されている。この電気補助駆動部は、電気モータと、当該電気モータに接続されて電気エネルギーを蓄積するバッテリーと、軸心を中心として回転可能に設置されたペダルクランク軸に連結したペダルクランクを含むクランク組立体と、前記電気モータの力と運転者の筋力との合力で自転車を駆動する遊星歯車機構とを備える。前記電気モータは、中空シャフトを介して前記遊星歯車機構のサンギヤに連結し得る。これら遊星歯車機構および電気モータは、クランク駆動部の前記ペダルクランク軸の周りに配置されている。そして、このクランク軸は、前記遊星歯車機構の遊星歯車キャリアおよびリングギヤのいずれかに連結し得る。同文献の自転車は、前記遊星歯車機構にディレイラ又はハブギヤの形態の変速装置を連結させることにより、トルクの最適化を達成している。

一段又は多段の平歯歯車機構やチェーン伝動機構の使用に伴う短所として、これらの種類の駆動部を収容するのに必要なスペースが増えること、駆動部ハウジング部品の製造に必要な材料が増えること、さらに、このような駆動装置を自転車フレームに結合するうえで大きな空間が必要になることが挙げられる。また、このような駆動装置をペダルクランク軸の領域に装着すると、駆動部ハウジングの一部が突出し、自転車を移動させる際に邪魔になる。歯車式の駆動機構やチェーン式の駆動機構の使用に伴うさらなる短所として、不都合なまでの量の騒音が発生し得ることが挙げられる。歯車式の駆動機構の場合には、電気モータがペダルクランク軸と強固に接続したときに、自転車のディレイラ又はハブギヤの切替サージ等による衝撃に極めて弱くなる。

一段又は多段のチェーン式駆動機構の場合、駆動部ハウジング外部に配置されたチェーン段が外的影響に曝され易くなることから、怪我のリスクが高まる。一段の波動歯車駆動機構を使用すると、コスト増や効率低下を招く。

特許文献３には、自転車に用いる補助駆動部が開示されている。同文献の自転車は、ボトムブラケット、シートパイプ、ダウンパイプ、ヘッドパイプ、トップパイプ、一対のチェーンステー、および一対のシートステーを含むフレームで構成される。これらのうち、ダウンパイプ、シートパイプおよびチェーンステーは、両端部がクランクアームと連結するクランク軸とボトムブラケット部分で交差する。同文献の補助駆動部は、電気モータ、動力伝達ベルト、および複数の平歯歯車で構成されるギヤ列を含む。このギヤ列は、その終端側でクランク軸と連結し得る。この補助駆動部は、半円形状の２つの端部を有する平坦長尺形状のハウジング内に設置される。このハウジングは内側のハウジングと外側のハウジングとで構成され、これら内側のハウジングと外側のハウジングはいずれも縦長なフライパン形状をしている。その内側のハウジングは、自転車フレームのボトムブラケットの前方からダウンパイプに沿って延びており、かつ、ダウンパイプからみて反対側が開口している。外側のハウジングは、その内側のハウジングの開口とは反対側が開いて凹所を形成しており、そこに前記内側のハウジングの開口端部が嵌まり込む。これら内側のハウジングと外側のハウジングは、複数のねじの組合せによって互いに結合する。

この文献の減速駆動部は、複数の相互噛合する平歯歯車を含むギヤ列で構成され、これに長尺プレート形状のハウジング部品が組み合わされてなるハウジングは、ダウンパイプの遥か下方へとボトムブラケットから延出することにより、ボトムブラケットの領域において地上高が著しく減少する。このような自転車では、不整面上を移動させた際に段差、縁石などの障害物とぶつかるリスクが高くなる。

欧州特許出願公開第２２１６２４２号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０４５４４７号明細書 欧州特許出願公開第０７６３４６２号明細書

本発明の根本的な課題は、前述した一般的な電動自転車用駆動装置であって、自転車のフレームに最適に組み込むことが可能な駆動部ハウジングを備えており、外形寸法が小さく軽量で、分解性（accessibility）に優れ、かつ、自転車のフレームの荷重支持構造において支持機能を担い、さらには、高効率な機能構成要素を具備しており、騒音の発生も極めて少なく、駆動手段の衝撃も最大限に吸収することができる、電動自転車用駆動装置を提供することである。

本発明のこのような課題は、請求項１の構成によって解決される。

本発明にかかる電動自転車用駆動装置は、電動自転車のフレームに最適に組み込むことが可能な駆動部ハウジングを備えており、外形寸法が小さく軽量で、分解性（accessibility）に優れ、かつ、電動自転車のフレームの荷重支持構造において支持機能を担い、さらには、高効率な機能構成要素を具備しており、騒音の発生も極めて少なく、駆動手段の衝撃も最大限に吸収することができる。

電気モータと中空シャフトとを牽引機構駆動部で互いに接続して電動自転車のチェーンドライブを駆動する構成を取ることにより、モータシャフトと、ペダルクランク軸及び当該ペダルクランク軸と同軸に配置された中空シャフトとを、電動自転車のフレームの長手方向に沿って互いに違いに且つ離間させて設置することができる。このような構成により、駆動部ハウジングを、一方向に長い狭幅な構造体とすることができる。また、牽引機構駆動部は、高効率であるだけでなく、回転速度を大幅に減速させることもできるので、小型の高速回転電気モータの採用を可能にする。これにより、前記駆動装置の装着に必要な空間を減らすことができる。

また、このハイブリッド駆動部は、その駆動部ハウジングを電動自転車のフレームに組み込むことにより、自転車フレーム内において支持機能を果たすことができるので、電動の駆動装置を備えていない種類の自転車の「ボトムブラケットハウジング」と置き換えることがえきる。これにより、電動の駆動装置を備えていない種類の自転車のフレーム形状を実質的に維持することができ、特に、軸距（ホイールベース）を長く取る必要がなくなる。

ハイブリッド駆動部の駆動部ハウジングを自転車フレームに最適に組み込むことが可能であるとは、特に、その駆動部ハウジングの部品が通常の自転車フレームから大きく突出してボトムブラケットの領域における地上高が減少し、走行路の起伏にぶつかるリスクが高まるといった状況がなくなることを意味する。

これを達成するために、前記駆動部ハウジングは、シートパイプと結合するパイプフランジ、ダウンパイプと結合するパイプフランジ、および自転車フレームのリア構造の下部ステーと結合するパイプフランジが形成された外囲形状のハウジングフレームを有しており、これにより、電気モータ、減速駆動部、回転方向に応じて切り替わる切替カップリング、センサトランスデューサなどを収容する。外形寸法の長さや構造深さを最小限に抑えようとすると、ハイブリッド駆動部の構造を、モータシャフトと中空シャフトとの軸方向間隔を最小限に抑えた構造とすると共に、その駆動部の構成品と電気モータのハウジングとの相互構造を最適化させる必要があるが、上記のような駆動部ハウジングとすることにより、前記ハイブリッド駆動部の全部品を収容しつつ大幅な減速も達成することができる。

好ましくは、前記パイプフランジは、溶接接続部または半田付け接続部により、前記シートパイプ、前記ダウンパイプ、および前記リア構造の前記下部ステーに連結されている。

前記ハウジングフレームを閉じるハウジングカバーは、ペダルクランク軸の端部を受ける開口を有している。これにより、第１のハウジングカバーに連結された前記ハウジングフレーム内に、予備組立された前記駆動装置を挿入することが可能であり、このハウジングフレームに第２のハウジングカバーを結合させることにより、その駆動装置を閉囲することが可能になる。

第１の変形例において、前記駆動装置の前記牽引機構駆動部は、ベルト駆動部材で構成されており、このベルト駆動部材が、歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトの形態の可撓性の牽引機構を有する。

前記牽引機構駆動部をベルト駆動部材で構成することにより、前記駆動装置における騒音の発生を抑えると共にその駆動装置の軽量化を達成することができる。本発明にかかる駆動装置は、小型でかつ軽量な電気モータと組み合わせることにより、総重量を極めて軽くできると共に外形寸法も極めて小さくすることができる。

第２の変形例において、前記駆動装置の前記牽引機構駆動部は、一段のチェーン駆動部材で構成されており、このチェーン駆動部材が、シングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンの形態の可撓性の牽引機構を有する。

小型の高速回転電気モータを採用した場合に、大幅な減速を行うと共に、電動自転車の駆動スプロケットに連結された中空シャフトに高トルクを供給できるように、多段駆動部のうちの１つの駆動段を、前記牽引機構駆動部により構成する。この場合の前記牽引機構駆動部は、その多段駆動部のうちの第１の駆動段、第２の駆動段、あるいは、それ以降の駆動段として使用されてもよい。

好ましい一実施形態において、多段駆動部は、平歯歯車駆動手段、斜歯歯車駆動手段または遊星歯車駆動手段を含む。

好ましい一実施形態では、第１の駆動段が一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段で構成されており、第２の駆動段が牽引機構駆動部で構成されており、その一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段が、固定されたリングギヤを有し、さらに、遊星ギヤキャリアに連結した遊星ギヤを有し、これら遊星ギヤが、前記電気モータの前記モータシャフトに連結されたサンギヤに噛合すると共に前記リングギヤの内歯上を移動するものであり、その牽引機構駆動部が、前記遊星ギヤキャリアに連結されていると共に前記モータシャフトの延設部に回転可能に取り付けられた、牽引機構駆動ギヤを有する。

多段駆動部のうちの１つの駆動段に遊星駆動手段を使用した場合、そのような駆動段は、トルクの大小及び駆動回転速度の大小に応じて可変に構成できると共に駆動ギヤと被駆動ギヤとを同軸に揃えることもできるので、設置スペースが少なくて済む小型の構造となる。さらに、この遊星駆動手段における被駆動ギヤを、前記電気モータの前記モータシャフトと同軸に配置させると共に前記牽引機構駆動部を駆動するギヤとして機能させることにより、コンパクトに装着可能な構造体を実現することができる。このようにして、駆動部ハウジングを自転車の構造に最適に順応させるうえでの前提条件が満たされる。

好ましくは、前記牽引機構駆動部は、前記遊星駆動手段の前記遊星ギヤキャリアに連結された前記牽引機構駆動ギヤ、この牽引機構駆動ギヤに係合する牽引機構、およびこの可撓性の牽引機構に係合すると共に回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリングを介して前記中空シャフトに連結可能な、牽引機構被駆動ギヤを備える。

前記牽引機構駆動ギヤと前記牽引機構被駆動ギヤとの間に、前記牽引機構を偏向する偏向装置が設けられてもよい。これにより、前記牽引機構被駆動ギヤに対する前記牽引機構の巻付け角度を最大限に増やすと共に、その牽引機構と前記牽引機構駆動ギヤ又は前記牽引機構被駆動ギヤの歯との噛み合いによる面接触力を最小限に抑えることが可能になる。

好ましくは、前記牽引機構を偏向する前記偏向装置は、前記牽引機構駆動ギヤおよび／または前記牽引機構被駆動ギヤに対する巻付け角度を増加させる方向に予め張力をかけている。

前記牽引機構を偏向する前記偏向装置によって予め張力がかけられていることにより、可撓性の牽引機構、特には、歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトの形態の可撓性の牽引機構が引っ張られたとしても、可撓性の牽引機構の張力が自動的に調節されるので、その牽引機構と前記牽引機構駆動ギヤの歯との噛み合いを確実に保持することができる。

一変形例において、前記牽引機構を偏向する前記偏向装置は固定配置されている。この場合の前記偏向装置は、例えばスロット内に設けられた支持手段などにより、調節可能とされてもよい。

前記多段駆動部は、様々な種類の駆動手段（伝動手段）や様々な組合せの駆動手段（伝動手段）で実施することが可能である。

第１の変形例において、前記第１の駆動段は一段の平歯又は斜歯歯車駆動部で構成され、前記第２の駆動段は歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトを有する一段のベルト駆動部材で構成される。

第２の変形例において、前記第１の駆動段は一段の平歯又は斜歯歯車駆動部で構成され、前記第２の駆動段はシングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンを有する一段のチェーン駆動部材で構成される。

第３の変形例において、前記第１の駆動段は一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段で構成され、前記第２の駆動段は歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトを有する一段のベルト駆動部材で構成される。

第４の変形例において、前記第１の駆動段は一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段で構成され、前記第２の駆動段はシングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンを有する一段のチェーン駆動部材で構成される。

以下では、本発明の根本的な概念を、図示の例示的な実施形態を参照しながら詳細に説明する。

遊星駆動部及び牽引機構駆動部を含む二段駆動部を備えた駆動装置を示す部分破断斜視図である。 遊星駆動部及び牽引機構駆動部を含む二段駆動部を備えた駆動装置を異なる角度からみた部分破断斜視図である。 遊星駆動部及び牽引機構駆動部を含む二段駆動部を備えた駆動装置を異なる角度からみた部分破断斜視図である。 遊星駆動部及び牽引機構駆動部を含む二段駆動部を備えた駆動装置を異なる角度からみた部分破断斜視図である。 図１〜図４の駆動装置の長手方向断面図である。 遊星駆動部の牽引機構駆動ギヤ、遊星ギヤキャリアおよび遊星ギヤを示す斜視図である。 遊星駆動部の牽引機構駆動ギヤ、遊星ギヤキャリアおよび遊星ギヤを異なる方向からみた斜視図である。 図１〜７の遊星駆動手段の働きを示す概略図である。 第１の駆動段に一段の牽引機構駆動部を含み、第２の駆動段に遊星駆動手段を含む二段駆動部を示す概略図である。 駆動部ハウジングを電動自転車のフレーム形状に組み込んだ様子を示す概略図である。

図１〜図５に、電気モータ及び筋力によって駆動されるハイブリッド駆動型の電動の駆動部１を、駆動部ハウジング７の一部を破断した状態で様々な視点から立体的に示す。駆動部１は、フリーホイール機能手段又はコースターブレーキ機能手段を具備し、電動自転車、特には、「電動アシスト自転車」または「電気自転車」のフレームに連結または一体化されている。

駆動部ハウジング７は、電動自転車のフレームに一体化されたハウジングフレーム７０および当該ハウジングフレーム７０に連結されたハウジングカバー７１，７２で構成されている。ハウジングフレーム７０は、図１及び図２に示すように、ハウジングカバー７１，７２を取り付けるためのねじを収容する複数のねじ孔７６を有する外囲形状を有している。図３及び図４では、駆動部ハウジング７が、その半分を破断した斜視図で示されている。図５では、内部に駆動構成部品を有する駆動部ハウジング７が長手方向断面図で示されている。

好ましくは、電動自転車と結合するパイプフランジ７３，７４，７５が、図１０に示すようにハウジングフレーム７０との単一物として形成されている。好ましくは、パイプフランジ７３，７４，７５は、溶接または半田付けにより電動自転車に結合している。具体的には、第１のパイプフランジ７３が、シートポストを支承する（最終的には自転車のシートを支承する）シートパイプ１１に連結されており、第２のパイプフランジ７４がダウンパイプ１２に連結されており、第３のパイプフランジ７５が、電動自転車のフレームのリア構造の下部ステー１３，１４に連結されている。

２つのハウジングカバー７１，７２の一方が、電動自転車のフレームに一体化されたハウジングフレーム７０に取り付けられる。その後、その反対側から、予備組立された駆動部１がハウジングフレーム７０内に挿入される。このとき、ハウジングフレーム７０に連なったハウジングカバー７１の開口７７（又はハウジングカバー７２の開口７８）に、ペダルクランク軸２の一方の端部が挿通させられる。次に、他方のハウジングカバー７２の開口７８（又はハウジングカバー７１の開口７７）をペダルクランク軸２の他方の端部に沿わせた状態で、ねじを前記ねじ孔７６に螺合することにより、その他方のハウジングカバー７２（又はハウジングカバー７１）がハウジングフレーム７０に取り付けられる。

溶接片（図１０）としてのハウジングフレーム７０は、電動自転車のフレーム全体の荷重支持機能を果たしており、電動の駆動部（電気モータ駆動部）を備えていない種類の自転車のペダル支承ハウジングに置き換わるものである。このハウジングフレーム７０は、図１０の鎖線及び破線で示すようにシートパイプ１１の軸心、ダウンパイプ１２の軸心、および電動自転車のリア構造の下部ステー１３，１４の軸心がペダルクランク軸２部分で交差するので、駆動装置１を備えていない種類の自転車のフレーム形状をそのまま維持することができ、具体的に言うと、ホイールベースを長くせずともよくなる。

駆動装置１は、図１〜図５に示すようにペダルクランク軸２を備えており、このペダルクランク軸２のクランクピン２１，２２がペダルクランク（図示せず）と連結し、このペダルクランクの端部に、筋力により生成されたトルクをペダルクランク軸２に伝達する筋力駆動のペダルが設けられる。

ペダルクランク軸２は、「楔型フリーホイール（スプラグ式フリーホイール）」の形態の第１の切替カップリング８１を介して、当該ペダルクランク軸２と同軸に配置された中空シャフト３に連結され得る。この中空シャフト３は、駆動部ハウジング７に回転可能に取り付けられており、かつ、その一方の端部にチェーンスプロケット３０が配置されている。チェーンスプロケット３０は、チェーンを介して、電動自転車の後輪に接続された受け取り側のチェーンスプロケット（又はディレイラ又はハブトランスミッション）に駆動力（駆動トルク）を伝達する。

電動の駆動力は、制御電子部で制御され、蓄電池（図示せず）から電力供給を受ける電気モータ４により生成される。そのような蓄電池」は、電動自転車のフレームに組み付けられているか、あるいは、電動自転車の荷台などに連結されている。

電気モータ４のモータシャフト４０によって生成されたトルクは、二段駆動手段５，６と回転方向に応じて切り替わる楔型フリーホイールの形態のカップリング８２とを介して中空シャフト３に伝達される。二段駆動手段５，６は、電気モータ４の回転速度を減速させる役割を果たす。これにより、小型で且つ比較的高速な電気モータ４を採用することが可能となり、駆動装置１の軽量化及び小型化を達成することができる。

二段駆動手段５，６は、第１段に遊星駆動手段５を有し、第２段に牽引機構駆動部５を有する。特に図８の概略図から分かるように、遊星歯車手段５は、電気モータ４のモータシャフト４０に連結されたサンギヤ５０（好ましくは、斜歯型のサンギヤ）と、互いに１２０°ずれた状態で遊星ギヤキャリア５５に回転可能に取り付けられると共に前記サンギヤ５０に噛合係合する３つの斜歯遊星ギヤ５１，５２，５３と、遊星ギヤ５１，５２，５３の斜歯型の外歯に噛合する斜歯型の内歯を有する固定されたリングギヤ５４で構成される。遊星ギヤ５１，５２，５３は、遊星ギヤキャリア５５の軸５６、軸５７、軸５８にそれぞれ回転可能に取り付けられている。

遊星ギヤキャリア５５は、第２の駆動段を形成する牽引機構駆動部６の牽引機構駆動ギヤ（又は駆動プーリ）６１に連結されている。電気モータ４のモータシャフト４０は、牽引機構駆動ギヤ６１の孔内に回転可能に取り付けられている。

牽引機構駆動部６は、遊星ギヤキャリア５５と強固に連結した牽引機構駆動ギヤ６１と、回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２を介して中空シャフト３に連結可能な、外歯付き牽引機構被駆動ギヤ（又は被駆動プーリ）６２とで構成される。可撓性の牽引機構６０が、牽引機構駆動ギヤ６１の外歯および牽引機構被駆動ギヤ６２の外歯と係合する。牽引機構駆動部６は電気モータ４の回転速度減速させるためのものなので、牽引機構駆動ギヤ６１の直径（又は歯数）は牽引機構被駆動ギヤ６２の直径（又は歯数）よりも小さく（又は少なく）設定されている。可撓性の牽引機構６０は、牽引機構駆動ギヤ６１の軸心と牽引機構被駆動ギヤ６２の軸心との間に配置された偏向ローラ９を介して送られる。偏向ローラ９は、牽引機構駆動ギヤ６１と牽引機構被駆動ギヤ６２との間において、これら駆動ギヤ６１および被駆動ギヤ６２に対する可撓性の牽引機構６０の巻付け角度を増加させるように配置されている。

偏向ローラ９は、固定配置されていてもよいし、前記巻付け角度を増加させる方向にばね付勢されていてもよい。偏向ローラ９が固定配置される場合、好ましくは、この偏向ローラ９の軸が長尺スロット内に取り付けられ、当該長尺スロットを適切な向きに設定することにより、偏向ローラ９の再調節によって前記「巻付け角度」を増加させることが可能となる。偏向ローラ９がばね付勢されている場合、自動的な調節によって可撓性の牽引機構６０が動作時に引っ張られ、これにより可撓性の牽引機構６０の引っ張り力が維持されるので、前記巻付け角度が増えて、牽引機構駆動ギヤ６１の外歯及び牽引機構被駆動ギヤ６２の外歯に対する可撓性の牽引機構６０の歯の所定の力を維持することができる。

牽引機構駆動部６は、歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトを有する一段のベルト駆動部材の形態、あるいは、シングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンを有する一段のチェーン駆動部材の形態であってもよい。

図８に概略的に示す遊星駆動部５は、中央に位置し且つモータシャフト４０に連結されたサンギヤ５０と、リングギヤ５４と、１２０°間隔で配置された３つの遊星ギヤ５１，５２，５３と、遊星ギヤキャリア５５とで構成されている。遊星ギヤ５１，５２，５３は、軸５６、軸５７、軸５８（図６及び図７）にそれぞれ回転可能に取り付けられており、さらに、その外歯が、サンギヤ５０の外歯およびリングギヤ５４の内歯に噛合している。サンギヤ５０が時計方向に駆動されると、遊星ギヤ５１，５２，５３は反時計方向に回転するが、遊星ギヤキャリア５５は時計方向に回転する。

遊星ギヤ駆動部５を多段駆動部５，６の第１の駆動段として利用した場合、モータシャフト４０に連結したサンギヤ５０が回転速度ｎ_１で駆動されると、遊星ギヤキャリア５５から回転速度ｎ_２のトルクが供給される。この回転速度ｎ_２は、遊星ギヤキャリア５５に固定連結されて多段駆動部５，６の第２の駆動段６を構成する、牽引機構駆動ギヤ６１の回転速度に相当する。この実施形態において、リングギヤ５４は、固定配置されて駆動部ハウジング７に結合している。このような遊星駆動手段５の配置構成により、減速比ｉはｎ_１／ｎ_２＝１０に達する。

図９は、前述した二段駆動部の一変形例として、駆動部の種類を入れ替えた場合の実施形態を示す概略図である。

図１〜図５に示す実施形態では、第１の駆動段を遊星駆動手段５で構成し、サンギヤ５０を電気モータのモータシャフト４０に連結させ、遊星ギヤキャリア５５によって牽引機構駆動部６を構成する第２の駆動段を駆動するものとしたが、図９に示す実施形態では、第１の駆動段を牽引機構駆動部６で構成し、この牽引機構駆動部６により、遊星駆動手段５で構成された第２の駆動段を駆動する。

牽引機構駆動手段６は、モータシャフト４０に連結した、直径が小さく且つ歯数も少ない牽引機構駆動ギヤ６１、ならびにペダルクランク軸２及び中空シャフト３と同軸に配置された、直径が大きく且つ歯数も多い牽引機構被駆動ギヤ６２を有する。牽引機構被駆動ギヤ６２は、可撓性の牽引機構６０を介して牽引機構駆動ギヤ６１に接続されている。この牽引機構駆動部６は、歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトを有する一段のベルト駆動部材の形態、あるいは、シングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンを有する一段のチェーン駆動部材の形態であってもよい。

牽引機構駆動部６の牽引機構被駆動ギヤ６２は、遊星駆動手段５の形態の第２の駆動段のサンギヤ５０に固定連結されている。このサンギヤ５０は、図１〜図８に示す実施形態と同様に、１２０°間隔で設置された３つの遊星ギヤ５１，５２，５３に噛合する。遊星ギヤ５１，５２，５３は、遊星ギヤキャリア５５に回転可能に取り付けられている。遊星ギヤ５１，５２，５３は、さらに、前記ハウジングに固定されたリングギヤ５４の内歯に噛合する。遊星ギヤキャリア５５は、回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２を介して中空シャフト３と連結可能である。

さらなる減速を達成するために、遊星ギヤキャリア５５を、多段駆動手段の第３の駆動段を形成する補助遊星駆動手段のサンギヤに接続するようにしてもよい。ここで、その補助遊星駆動手段は、前述した遊星駆動手段と同様の構成を有するものとされる。そして、その補助遊星駆動手段の遊星ギヤキャリアが、回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２を介して中空シャフト３と連結可能とされる。これにより、中空シャフト３は、例えば電動自転車の速度が時速６ｋｍ以下である場合や、ペダルクランク軸２から中空シャフト３にトルクを印加したうえで電動駆動部をペダルクランク駆動部に連結することが（何らかの理由で）望ましい場合などに、上記のような構成の多段駆動手段を介して電気モータにより駆動される。

さらなる変形例として、多段駆動手段の第３の駆動段を牽引機構駆動部の形態とし、その牽引機構駆動ギヤを前記遊星駆動手段の遊星ギヤキャリアに連結させ、さらに、その牽引機構被駆動ギヤについては、その軸心がモータシャフト４０と遊星駆動手段５の軸心との間に位置するように、かつ、中央シャフト及びペダルクランク軸と同軸な軸心を有する牽引機構によって駆動されるように設けられてもよい。

以降では、図１〜図５に示す駆動装置１の作用を詳細に説明する。

電気モータ４と二段駆動手段５，６とで構成される電気モータ駆動部の回転方向は、電動自転車の前進方向と常に合致するので、電気モータにより生成されるトルクが中空シャフト３に印加されるか否かは、中空シャフト３のトルクの回転速度とペダルクランク軸２のトルクの回転速度との差で決まる。電気モータ駆動部の被駆動ギヤ（出力ギヤ）５２の回転速度が中空シャフト３の回転速度よりも速くなると、回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２が自身のスプラグを係止させることにより、電気モータ駆動部を中空シャフト３に強固に連結させる。このようにして、中空シャフト３に固定連結したスプロケットにより、電気モータのトルクがチェーンドライブに伝達される。

ペダルクランク軸２に対する筋力の印加が足りないか又は全くないとき、そのペダルクランク軸２は全く動いていないか又は中空シャフト３よりも遅い回転速度で動作しているので、回転方向に応じて切り替わる第１の切替カップリング８１が、ペダルクランク軸２と中空シャフト３とを切り離し、電気モータ駆動部のトルクがペダルクランク軸２に伝達されないように、すなわち、ペダルクランク軸２に連結されたペダルに電気モータ駆動部から力が加わらないようにする。この切り離し機能をそのまま適用して「電気自動車動作」の電気モータ駆動走行を実現することも可能であるし、あるいは、自転車を手押しする際やある程度の速度（電動アシスト自転車の場合には時速６ｋｍ以下）まで上昇させる際のブーストを提供する目的で利用することも可能である。本発明にかかる駆動装置を電動アシスト自転車に用いた場合には、当該自転車が純粋な電気モータ駆動モードで動作しているときに、その速度が所定の手押し速度もしくは始動速度の時速６ｋｍを超えるか又は所定の時間が経過すると、制御電子部と電気モータ４の接続が解除される。

駆動装置１を電動アシスト自転車に用いる場合、その電動アシスト自転車の前進駆動用の出力を、電気モータにより生成されて回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２を介して中空シャフト３に供給される出力割合と、筋力により生成されて回転方向に応じて切り替わる第１の切替カップリング８１を介して中空シャフト３に供給される出力割合とに配分する必要がある。このとき、中空シャフト３の回転速度、すなわち、後輪の前記チェーンドライブに対するスプロケット（駆動スプロケット）の回転速度は、運転者が加える筋力によって決まるペダルクランク軸２の回転速度により定まる。

ペダルクランク軸２によるトルクは、ペダルクランクにより生成されるトルク成分を２つ合計して得られるものであり、中空シャフト３のうち、回転方向に応じて切り替わる２種類の切替カップリング８１，８２の間の領域に伝達される。したがって、回転方向に応じて切り替わるこれら２種類の切替カップリング８１，８２の間で、トルクセンサを中空シャフト３の外周に設置することにより、ペダルクランク軸２によるトルクを測定することができる。さらに、ペダルクランク軸２の回転速度及び回転方向を測定するセンサも設けられる。このセンサは、「磁気抵抗」に影響を及ぼす歯付きディスク１０とホールセンサとで構成され、その歯付きディスク１０が回転すると、センサ信号がハイブリッド駆動部の前記制御電子部に送信される。

前記制御電子部は、これらのセンサにより測定されたトルク及び回転速度に基づき、運転者の筋力による出力を算出し、電気モータ４により生成される運転者補助用の出力を制御する。運転者の筋力により生成される出力と電気モータ駆動部の出力との間での出力の配分、つまり、電気モータ４による補助の度合い（又は補助の割合）を確立・制御する制御手段を設けるようにしてもよい。

純粋な自転車動作では、トルクが、ペダルクランクを介してペダルクランク軸２に伝達される。ペダルクランク軸２は、その回転運動が前進走行方向の運動であるとき、回転方向に応じて切り替わる第１の切替カップリング８１を介して中空シャフト３に相対回転不能に連結される。これにより、ペダルクランク軸２によるトルクが、前記スプロケットに伝達され、さらに電動自転車の前記チェーンドライブに伝達される。

運転者がペダルに全く力を加えておらず、ペダルクランクからペダルクランク軸に対してトルクが発生していないときには、通常、後輪に設けられた受け取り側のチェーンスプロケットから切り離された状態になっているので、回転運動が前記チェーンドライブを介してそのスプロケットに伝達することはない。

自転車が電気モータの補助を受けながら動作している場合、回転方向に応じて切り替わる第１の切替カップリング８１を介してペダルクランク軸２から中空シャフト３に供給されるトルクに加えて、電気モータ駆動部により生成される第２のトルクが、牽引機構被駆動ギヤ６２と回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２とを介して中空シャフト３に供給される。これにより、中空シャフト３のスプロケットフランジ３０に強固に連結したスプロケットでの、自転車を前進させるためのトルクは、これら２種類のトルクの合計となる。

電気モータ駆動部単独による動作の場合、トルクが、牽引機構被駆動ギヤ６２と回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２とを介して中空シャフト３に伝達されて、さらに、中空シャフト３に連結されたスプロケット（駆動スプロケット）に伝達される。このとき、ペダルクランク軸２に全く運動が生じていない場合もあるが、この場合のフリーホイール装置の作用方向は、「自転車動作」について前述した際のフリーホイール装置の作用方向と逆方向となる。

ペダル機構が単なる惰行運転状態にあるか、または電気モータ駆動部が自転車の速度を上げるために機能している場合の、電動アシスト自転車の電動駆動部単独動作の最大許容速度：時速６ｋｍに関して、あるいは、電気モータによる補助を受けてのハイブリッド動作状態での法定最大速度：時速２５ｋｍに関して、自転車の速度を検出するために、前記制御電子部にセンサ信号を送信するセンサが必要となる。したがって、ペダルクランク軸２の回転速度及びトルクを測定する前述したセンサ手段に加えて、電動アシスト自転車の走行速度を測定するセンサ手段が設けられる。そして、この情報は、当該電動アシスト自転車を作動させるために利用される。

自転車が最大許容始動速度：時速６ｋｍよりも速い速度で走行しているか、又は（電動補助を受けた状態の）動作時間が所定の値を超えると、前記制御電子部により、電気モータ４が停止される。このような制御電子部による制限がない場合には、本発明にかかる駆動装置により、電動自転車の純粋な電動駆動動作、すなわち、Ｅ−ｂｉｋｅ動作を実現する可能性がある。

上記の構成に加えて、あるいは、上記の構成に代えて、電動アシスト自転車に用いる、前述したようなフリーホイール動作を行う駆動装置に、コースターブレーキを作動させる装置が設けられてもよい。コースターブレーキを作動させる構成要素は、スプロケット（駆動スプロケット）と固定連結した中空シャフト３を、電動自転車を前進駆動させる際の方向とは逆方向に回転させられるように動作する。

そのためには、コースターブレーキの作動時に、回転方向に応じて切り替わる第１の切替カップリング８１をバイパスする手段が設けられなけばならない。これにより、中空シャフト３の逆方向回転の阻害が回避される。このバイパス手段を設けることにより、電動アシスト自転車の筋力駆動のペダルにペダルクランクを介して結合したペダルクランク軸２からの逆方向のトルクを中空シャフト３に伝達することが可能になる。コースターブレーキの作動時には、その回転方向により、回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング８２を介して電気モータ駆動部と中空シャフト３とが接続されるが、このときの連結部は中空シャフト３から電気モータ駆動部にトルクを伝達しないものとされる。さらに、コースターブレーキが作動するときには、このコースターブレーキの作動に抗するトルクがモータから供給されないように、電気モータ４が停止される。

電気モータ駆動部は、スプロケット（駆動スプロケット）と強固に連結した中空シャフト３の回転速度にかかわらず、電気モータ４を制御する前記制御電子部により、ペダルクランクに連結したペダルクランク軸２の回転速度及び回転方向のセンサ測定に基づいてオフに切り替えられる。具体的には、中空シャフト３に加えられるトルクに関して、少なくとも１つのセンサにより測定される電動アシスト自転車のトルクの方向が、前進走行方向の場合とは逆方向であると判断されると、前記制御電子部が電気モータ４を停止させる。このようにして、コースターブレーキの作動時に、電気モータによって自転車の動作に影響が生じるのを確実に防ぐことができる。

前述した駆動装置１は、コンパクトな構造をしているので、電動自転車のフレームに最適に組み込むことができる。前述した二段以上の駆動部により、優れた補助を最大限の効率度で行うことができ、さらに、大幅な減速（回転数の大幅な減少）を行うこともできるので、小型の高速回転電気モータの採用が可能となり、かつ、駆動装置１を装着するのに必要な空間も少なくなる。多段駆動部内に牽引機構駆動部を含めることにより、駆動装置１の構造をコンパクトにできるだけでなく、駆動部の騒音のレベルを低下させることができ、さらには、駆動部の衝撃を最大限に吸収することも可能である。

図１０は、駆動部ハウジング７を電動自転車のフレーム形状に組み込んだ様子を示した図である。同図を見れば、前述した牽引機構駆動部が、ペダルクランク軸２とモータシャフト４０との間隔にかかわらず駆動装置１を一方向に長い狭幅な構造とし、さらに、自転車の構造に対して最適に順応できることは明らかである。

また、不整面上を移動させた際に段差、縁石などの障害物とぶつかるリスクが、駆動部ハウジング７の一部が大きく突出している場合に高まるのに対し、自転車のボトムブラケットの領域における地上高を大きく取ることができるので、そのようなリスクを回避することができる。

牽引機構駆動部の使用による、駆動装置１（したがって、駆動部ハウジング７）の極めてコンパクトで狭幅な構造は、ペダルクランク軸の領域（したがって、自転車の「ボトムブラケット」の領域）における地上高を大きく取ることを可能にするだけでなく、さらに、必要に応じてペダルクランク軸２に多数のスプロケットを取り付けることが可能な狭幅構造であることにより、ディレイラ機構又はハブ切替機構の切替モードを多数用意することが可能になる。さらに、このような駆動部ハウジング７を電動自転車のフレームに組み込むと、その自転車の重量は、ハイブリッド駆動部を備えていない種類の自転車の総重量よりも僅かに大きい程度なので、最適な総重量であると言える。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
電動自転車用駆動装置（１）、特には、電気モータ及び筋力によって動作されるハイブリッド駆動の電動アシスト自転車に用いる駆動装置（１）であって、
前記電動自転車は、シートパイプ（１１）、ダウンパイプ（１２）および当該電動自転車のリア構造の下部ステー（１３，１４）を含むフレームを有しており、
当該駆動装置（１）が、
−中空シャフト（３）が取り付けられた駆動部ハウジング（７）であって、前記中空シャフト（３）が前記電動自転車のチェーンドライブのチェーンホイールに連結されている駆動部ハウジング（７）と、
−前記中空シャフト（３）と同軸に配置されて当該中空シャフト（３）と連結可能であり、さらに、２つの端部のそれぞれでペダルクランクに連結されているペダルクランク軸（２）と、
−前記中空シャフト（３）に多段駆動手段（５，６）を介して接続可能な出力部を有する電気モータ（４）と、
を備え、前記多段駆動手段（５，６）が、
−牽引機構駆動ギヤ（６１）及び牽引機構被駆動ギヤ（６２）を含む牽引機構駆動部（６）であって、これらのギヤが可撓性の牽引機構（６０）を介して相互に接続されている牽引機構駆動部（６）、および
−固定されたリングギヤ（５４）と、遊星ギヤキャリア（５５）に連結されて前記リングギヤ（５４）の内歯上を移動する遊星ギヤ（５１〜５３）と、これら遊星ギヤに噛合するサンギヤ（５０）とを有する遊星駆動手段（５）、
を含む、電動自転車用駆動装置において、
前記駆動部ハウジング（７）が、ハウジングフレーム（７０）および当該ハウジングフレーム（７０）のそれぞれの側で当該ハウジングフレーム（７０）に連結されたハウジングカバー（７１，７２）を含み、
前記ハウジングフレーム（７０）に、前記シートパイプ（１１）に連結可能な第１のパイプフランジ（７３）と、前記ダウンパイプ（１２）に連結可能な第２のパイプフランジ（７４）と、前記電動自転車の前記フレームの前記リア構造の前記下部ステー（１３，１４）に連結可能な第３のパイプフランジ（７５）とが形成されており、
前記駆動部ハウジング（７）内部に、前記電気モータ（４）および前記多段駆動手段（５，６）が配置されており、
前記電気モータ（４）のモータシャフト（４０）が、前記遊星駆動手段（５）の前記サンギヤ（５０）に連結されており、前記遊星ギヤキャリア（５５）が、前記モータシャフトの延設部に設置された前記牽引機構駆動ギヤ（６１）に連結されており、前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）が、前記中空シャフト（３）と連結可能であることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様２］
態様１に記載の電動自転車用駆動装置において、前記パイプフランジ（７３〜７５）が、溶接または半田付けにより、前記シートパイプ（１１）、前記ダウンパイプ（１２）、および前記リア構造の前記下部ステー（１３，１４）に連結されていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様３］
態様１または２に記載の電動自転車用駆動装置において、前記ハウジングカバー（７１，７２）が、前記ペダルクランク軸（２）の前記端部を受ける開口（７７，７８）を有していることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様４］
態様１から３のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、第１のハウジングカバー（７１）に連結された前記ハウジングフレーム（７０）内に、予備組立された当該駆動装置（１）を挿入することが可能であり、前記ハウジングフレーム（７０）に第２の前記ハウジングカバー（７２）が連結可能であり、これにより前記駆動部ハウジングが閉囲されることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様５］
態様１から４のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、前記牽引機構駆動部（６）が、ベルト駆動部材またはチェーン駆動部材を備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様６］
態様５に記載の電動自転車用駆動装置において、前記ベルト駆動部材が、前記可撓性の牽引機構（６０）として歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトを有する一段式の駆動部として形成されていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様７］
態様５に記載の電動自転車用駆動装置において、前記チェーン駆動部材が、前記可撓性の牽引機構（６０）としてシングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンを有する一段式の駆動部として形成されていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様８］
態様１から７のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、第１の駆動段が一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段（５）で構成されており、第２の駆動段が牽引機構駆動部（６）で構成されており、
前記一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段（５）が、固定されたリングギヤ（５４）と、遊星ギヤキャリア（５５）に連結されて前記リングギヤ（５４）の内歯上を移動する遊星ギヤ（５１〜５３）と、前記電気モータ（４）のモータシャフト（４０）に連結されて前記遊星ギヤに噛合するサンギヤ（５０）とを有しており、
前記牽引機構駆動部（６）が、前記遊星ギヤキャリア（５５）に連結されていると共に前記モータシャフト（４０）の延設部に回転可能に取り付けられた、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）を有することを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様９］
態様８に記載の電動自転車用駆動装置において、前記牽引機構駆動部（６）が、前記遊星駆動手段（５）の前記遊星ギヤキャリア（５５）に連結された前記牽引機構駆動ギヤ（６１）と、この牽引機構駆動ギヤ（６１）に係合する前記可撓性の牽引機構（６０）と、この可撓性の牽引機構（６０）に係合すると共に前記中空シャフトに連結可能な牽引機構被駆動ギヤ（６２）とを備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様１０］
態様１から７のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、第１の駆動段が牽引機構駆動部（６）で構成されており、第２の駆動段が一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段（５）で構成されており、
前記牽引機構駆動部（６）が、前記電気モータ（４）の前記モータシャフト（４０）に連結された牽引機構駆動ギヤ（６１）、および前記中空シャフト（３）に連結可能な牽引駆動被駆動ギヤ（６２）を有しており、
前記一段の平歯又は斜歯遊星駆動手段（５）が、前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）に連結したサンギヤ（５０）と、遊星ギヤキャリア（５５）に連結され、前記サンギヤ（５０）に噛合係合する遊星ギヤ（５１〜５３）と、固定されたリングギヤ（５４）とを有しており、前記遊星ギヤ（５１〜５３）が前記、前記遊星ギヤ（５１〜５３）が前記リングギヤ（５４）の内歯上を移動し、前記遊星ギヤキャリア（５５）が前記中空シャフト（３）に連結可能であることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様１１］
態様１から１０のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、さらに、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）と前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）との間の領域において前記可撓性の牽引機構（６０）を偏向する偏向装置（９）を備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様１２］
態様１１に記載の電動自転車用駆動装置において、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）と前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）との間の領域において前記可撓性の牽引機構（６０）を偏向する前記偏向装置（９）が、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）および／または前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）に対する巻付け角度を増加させる方向に予め張力をかけていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様１３］
態様１１または１２に記載の電動自転車用駆動装置において、前記可撓性の牽引機構（６０）を偏向し及び／又は予め張力をかける前記装置が、偏向ローラ（９）で構成されていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様１４］
態様１３に記載の電動自転車用駆動装置において、前記偏向ローラ（９）が、前記可撓性の牽引機構（６０）の長手方向に対してほぼ垂直な方向に調節可能であることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
［態様１５］
態様１３または１４に記載の電動自転車用駆動装置において、さらに、前記偏向ローラ（９）を前記可撓性の牽引機構（６０）に対して付勢するばね要素を備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。

１ 駆動装置
２ ペダルクランク軸
３ 中空シャフト
４ 電気モータ
５ 遊星駆動部
６ 牽引機構駆動部
７ 駆動部ハウジング
９ 偏向ローラ
１０ 歯付きディスク
１１ シートパイプ
１２ ダウンパイプ
１３，１４ リア構造の下部ステー（チェーンステー）
２１，２２ クランクピン
３０ スプロケットフランジ
４０ モータシャフト
５０ サンギヤ
５１〜５３ 遊星ギヤ
５４ 固定されたリングギヤ
５５ 遊星ギヤキャリア
５６〜５８ 軸
６０ 可撓性の牽引機構
６１ 牽引機構駆動ギヤ
６２ 牽引機構被駆動ギヤ
７０ ハウジングフレーム
７１，７２ ハウジングカバー
７３〜７５ パイプフランジ
７６ ねじ孔
７７，７８ 開口
８１ 回転方向に応じて切り替わる第１の切替カップリング
８２ 回転方向に応じて切り替わる第２の切替カップリング

Claims (10)

1. 電動自転車用駆動装置（１）、特には、電気モータ及び筋力によって動作されるハイブリッド駆動の電動アシスト自転車に用いる駆動装置（１）であって、
   前記電動自転車は、シートパイプ（１１）、ダウンパイプ（１２）および当該電動自転車のリア構造の下部ステー（１３，１４）を含むフレームを有しており、
   当該駆動装置（１）が、
   −中空シャフト（３）が取り付けられた駆動部ハウジング（７）であって、前記中空シャフト（３）が前記電動自転車のチェーンドライブのチェーンホイールに連結されている駆動部ハウジング（７）と、
   −前記中空シャフト（３）と同軸に配置されて当該中空シャフト（３）と連結可能であり、さらに、２つの端部のそれぞれでペダルクランクに連結されているペダルクランク軸（２）と、
   −前記中空シャフト（３）に多段駆動手段（５，６）を介して接続可能な出力部を有する電気モータ（４）と、
   を備え、前記多段駆動手段（５，６）が、
   −牽引機構駆動ギヤ（６１）及び牽引機構被駆動ギヤ（６２）を含む牽引機構駆動部（６）であって、これらのギヤが可撓性の牽引機構（６０）を介して相互に接続されている牽引機構駆動部（６）、および
   −固定されたリングギヤ（５４）と、遊星ギヤキャリア（５５）に連結されて前記リングギヤ（５４）の内歯上を移動する遊星ギヤ（５１〜５３）と、これら遊星ギヤに噛合するサンギヤ（５０）とを有する遊星駆動手段（５）、
   を含む、電動自転車用駆動装置において、
   前記駆動部ハウジング（７）が、ハウジングフレーム（７０）および当該ハウジングフレーム（７０）のそれぞれの側で当該ハウジングフレーム（７０）に連結されたハウジングカバー（７１，７２）を含み、
   前記ハウジングフレーム（７０）に、前記シートパイプ（１１）に連結可能な第１のパイプフランジ（７３）と、前記ダウンパイプ（１２）に連結可能な第２のパイプフランジ（７４）と、前記電動自転車の前記フレームの前記リア構造の前記下部ステー（１３，１４）に連結可能な第３のパイプフランジ（７５）とが形成されており、
   前記駆動部ハウジング（７）内部に、前記電気モータ（４）および前記多段駆動手段（５，６）が配置されており、
   前記電気モータ（４）のモータシャフト（４０）が、前記遊星駆動手段（５）の前記サンギヤ（５０）に連結されており、前記遊星ギヤキャリア（５５）が、前記モータシャフトの延設部に設置された前記牽引機構駆動ギヤ（６１）に連結されており、前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）が、前記中空シャフト（３）と連結可能であることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
2. 請求項１に記載の電動自転車用駆動装置において、前記パイプフランジ（７３〜７５）が、溶接または半田付けにより、前記シートパイプ（１１）、前記ダウンパイプ（１２）、および前記リア構造の前記下部ステー（１３，１４）に連結されていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
3. 請求項１または２に記載の電動自転車用駆動装置において、前記ハウジングカバー（７１，７２）が、前記ペダルクランク軸（２）の前記端部を受ける開口（７７，７８）を有していることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、第１のハウジングカバー（７１）に連結された前記ハウジングフレーム（７０）内に、予備組立された当該駆動装置（１）を挿入することが可能であり、前記ハウジングフレーム（７０）に第２の前記ハウジングカバー（７２）が連結可能であり、これにより前記駆動部ハウジングが閉囲されることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、前記牽引機構駆動部（６）が、ベルト駆動部材またはチェーン駆動部材を備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
6. 請求項５に記載の電動自転車用駆動装置において、前記ベルト駆動部材が、前記可撓性の牽引機構（６０）として歯付きベルト、平ベルトまたはＶベルトを有する一段式の駆動部として形成されているか、または、
   前記チェーン駆動部材が、前記可撓性の牽引機構（６０）としてシングルローラーチェーンまたはダブルローラーチェーンを有する一段式の駆動部として形成されていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電動自転車用駆動装置において、さらに、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）と前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）との間の領域において前記可撓性の牽引機構（６０）を偏向する偏向装置（９）を備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
8. 請求項７に記載の電動自転車用駆動装置において、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）と前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）との間の領域において前記可撓性の牽引機構（６０）を偏向する前記偏向装置（９）が、前記牽引機構駆動ギヤ（６１）および／または前記牽引機構被駆動ギヤ（６２）に対する巻付け角度を増加させる方向に予め張力をかけていることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
9. 請求項７または８に記載の電動自転車用駆動装置において、前記可撓性の牽引機構（６０）を偏向し及び／又は予め張力をかける前記装置が、偏向ローラ（９）で構成されており、
   前記偏向ローラ（９）が、前記可撓性の牽引機構（６０）の長手方向に対してほぼ垂直な方向に調節可能であることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。
10. 請求項９に記載の電動自転車用駆動装置において、さらに、前記偏向ローラ（９）を前記可撓性の牽引機構（６０）に対して付勢するばね要素を備えることを特徴とする、電動自転車用駆動装置。

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