JP6926167B2 - 駆動ユニットおよび電動補助自転車 - Google Patents

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。

従来の駆動ユニットは、主に３つの外郭部品で構成されていた。具体的には駆動ユニットの外郭部品は、電動モータのステータを覆うステータカバーと、モータを収容し、ステータカバーが取り付けられる一方のケースと、当該ケースに対向して組み付けられる他方のケースとによって構成されていた。

特開２０１４−１９６０８０号公報

外郭部品の各々には通常塗装が必要である。そのため外郭部品が多くなるほど塗装の品質管理コストが増加する。

組み付け時にはステータカバーと一方のケースとを固定するとともに防水シール材を塗布し、さらに一方のケースと他方のケースとを固定するとともにシール材を塗布する必要がある。その結果、固定およびシール材塗布に関する検査も必要になり、組み付けのためのコストも増加する。

外郭部品の数を減らすことができれば、上述の課題は解消する。その一方、外郭部品の数を減らすと、これまで外郭部品同士が比較的多くの箇所で固定されていたために得られていた外郭の剛性、ひいては内部の剛性が損なわれる可能性がある。

本発明は、外郭部品を２つにしつつ、内部の剛性を維持することが可能な駆動ユニット、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、前記ハウジング内に配置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、前記電動モータが発生させた回転を減速させる歯車回転軸を有し、前記電動モータの出力トルクを増加させる減速機と、を備え、前記ハウジングは、前記ペダルクランク軸の一端を通す第１開口部、および前記電動モータを収容する凹部を有する第１ケースと、前記ペダルクランク軸の他端を通す第２開口部を有し、前記第１ケースと共に前記ハウジングの外郭となる第２ケースと、前記第１ケースの前記凹部に収容された前記電動モータの少なくとも一部を覆う内蓋であって、前記電動モータの出力軸を通す第３開口部を有する内蓋と、を備え、前記内蓋は、前記減速機の前記歯車回転軸を回転可能に支持し、かつ、外周縁が前記歯車回転軸と前記ペダルクランク軸との間を通り、前記第１ケースの前記凹部は、前記電動モータの周囲に沿う壁部を有し、前記壁部は、前記内蓋を支持する。

凹部の壁部という剛性が高い部分で内蓋を支持することにより、内蓋の位置ずれを抑制できる。これにより、内蓋が支持する減速機の歯車回転軸の位置ずれを抑制できる。

ある実施形態において、前記第１ケースは、前記凹部と前記第１開口部との間において、前記第１開口部から前記壁部につながる傾斜部を有していてもよい。第１ケースが壁部につながる傾斜部を有することにより、壁部の剛性を高めることができる。

ある実施形態において、前記第１ケースは、前記第１開口部を底部に有する他の凹部を有しており、前記傾斜部は、前記他の凹部の一部であってもよい。電動モータを収容する凹部の壁部が、他の凹部と繋がっていることにより、電動モータを収容する凹部の壁部の剛性を高めることができる。

ある実施形態において、前記電動モータの前記出力軸に平行な方向から前記内蓋を見たとき、前記内蓋の前記外周縁は、前記電動モータの前記周囲に沿っていてもよい。内蓋がペダルクランク軸の方にまで延びずにサイズが小さいことにより、内蓋の剛性を高くできる。内蓋の剛性が高いことにより、内蓋が支持する減速機の歯車回転軸の位置ずれを抑制できる。

ある実施形態において、前記内蓋の前記外周縁は、複数の位置で前記壁部に固定されていてもよい。内蓋が複数の位置で壁部に固定されることにより、内蓋のたわみを抑制できる。

ある実施形態において、前記内蓋は、前記電動モータの前記出力軸を回転可能に支持してもよい。内蓋は、減速機の歯車回転軸と電動モータの出力軸とを支持する。一つの部品で減速機の歯車回転軸と電動モータの出力軸との両方を支持することにより、減速機の歯車回転軸と電動モータの出力軸との間の位置ずれを抑制できる。

ある実施形態において、前記駆動ユニットは、前記内蓋と前記第１ケースとの位置関係を決める位置決め構造をさらに備えていてもよい。内蓋と第１ケースとの位置決めを行うことにより、減速機の歯車回転軸とペダルクランク軸との位置決めを行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、前記内蓋は、前記第１ケースに対する前記内蓋の位置を決める突出部または凹部を有しており、前記第１ケースは、前記突出部または前記凹部に係合する凹部または突出部を有していてもよい。突出部と凹部とを係合させて内蓋と第１ケースとの位置決めを行うことにより、減速機の歯車回転軸とペダルクランク軸との位置決めをより精度良く行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、前記内蓋には第１穴があり、前記第１ケースには第２穴があり、ノックピンが前記第１穴を貫通して前記第２穴に入ってもよい。ノックピンを用いて内蓋と第１ケースとの位置決めを行うことにより、減速機の歯車回転軸とペダルクランク軸との位置決めをより精度良く行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、前記内蓋および前記壁部は、前記内蓋が前記壁部に嵌るインロー構造を有していてもよい。インロー構造（mate fitting）により内蓋と第１ケースとの位置決めを行うことにより、減速機の歯車回転軸とペダルクランク軸との位置決めを行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、前記内蓋および前記壁部は、前記内蓋が前記壁部に対して回転可能なインロー構造を有しており、前記内蓋には第１穴があり、前記第１ケースには第２穴があり、ノックピンが前記第１穴を貫通して前記第２穴に入り、前記第１穴は、前記ペダルクランク軸と前記減速機の前記歯車回転軸とを結ぶ線分に直交する直線上で、且つ前記外周縁上の位置にあってもよい。外周縁上で且つ歯車回転軸から離れた位置に第１穴を設けることにより、ノックピンによる位置決めにおいてずれが発生したとしても、それに起因する歯車回転軸の位置ずれを小さくすることができる。

ある実施形態において、前記内蓋および前記壁部は、前記内蓋が前記壁部に対して回転可能なインロー構造を有しており、前記内蓋には第１穴があり、前記第１ケースには第２穴があり、ノックピンが前記第１穴を貫通して前記第２穴に入り、前記第１穴は、前記外周縁上の位置であって、かつ、前記ペダルクランク軸と前記減速機の前記歯車回転軸とを結ぶ線分と、前記ペダルクランク軸から前記外周縁への接線とがなす角度が、９０度に最も近くなる位置にあってもよい。外周縁上で且つ歯車回転軸から離れた位置に第１穴を設けることにより、ノックピンによる位置決めにおいてずれが発生したとしても、それに起因する歯車回転軸の位置ずれを小さくすることができる。

ある実施形態において、前記駆動ユニットは、前記電動モータを駆動させる駆動回路が搭載された基板をさらに備え、前記内蓋は、第１面および第２面を有しており、前記第１面は前記電動モータに対向する側の面であり、前記第２面は前記第１面と反対側の面であり、前記基板は、前記ハウジング内における前記内蓋の前記第２面側の空間に配置されてもよい。基板が電動モータを収容する凹部とは異なる位置に配置されることにより、凹部を小さくでき、凹部の壁部の剛性を高めることができる。

ある実施形態において、前記内蓋は、前記第１ケースと前記第２ケースとに囲われており、前記駆動ユニットの外部に露出していなくてもよい。内蓋が外部に露出していないことにより、ハウジングのうちの塗装が必要な部品を、第１ケースおよび第２ケースの二点と少なくできる。また、ハウジングのうちの防水シール材の塗布が必要な部品を、第１ケースおよび第２ケースの二点と少なくできる。これにより、製造コストを低減できる。

ある実施形態において、前記内蓋は、前記第１ケースおよび前記第２ケースにより密閉されていてもよい。内蓋が密閉されて外部に露出していないことにより、ハウジングのうちの塗装が必要な部品を、第１ケースおよび第２ケースの二点と少なくできる。また、ハウジングのうちの防水シール材の塗布が必要な部品を、第１ケースおよび第２ケースの二点と少なくできる。これにより、製造コストを低減できる。

本発明のある実施形態に係る電動補助自転車は、上述のいずれかの駆動ユニットを備えている。減速機の歯車回転軸を内蓋が支持することにより、歯車回転軸の位置ずれを抑制した駆動ユニットを搭載した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、駆動ユニットは、第１ケースの凹部に収容された電動モータの少なくとも一部を覆う内蓋であって、前記電動モータの出力軸を通す第３開口部を有する内蓋を備える。内蓋は、減速機の前記歯車回転軸を回転可能に支持し、かつ、外周縁が歯車回転軸とペダルクランク軸との間を通る。第１ケースの凹部は、電動モータの周囲に沿う壁部を有しており、壁部は内蓋を支持する。第１ケースの凹部の壁部という剛性が高い部分で内蓋を支持することにより、内蓋の位置ずれを抑制できる。これにより、内蓋が支持する減速機の歯車回転軸の位置ずれを抑制できる。

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。 第１ケース２１１の内側の斜視図である。 第１ケース２１１の外側の斜視図である。 凹部４０４と、他の凹部４０８との関係を説明するための断面図である。 内蓋２１３が取り付けられた第１ケース２１１の内側の斜視図である。 内蓋２１３とペダルクランク軸２２と伝達軸２４１との位置関係を説明するための平面図である。 第１ケース２１１内に設けられた基板４８を示す図である。 内蓋２１３が壁部４０６に嵌る位置決め構造５００を示す図である。 位置決め構造５００の拡大図である。 ノックピンを用いた位置決め用穴の決定方法を説明するための図である。 外周縁４６２上の位置に設けられている第１穴Ｒおよび／またはＲａの位置を示す図である。 位置決め用穴の位置として採用可能な、さらに他の位置を説明するための図である。 内蓋２１３に開けられた第１穴２１３ａと、壁部４０６に設けられた第２穴４０６ａとに挿入されたストレート形状のノックピン５０２を示す断面図である。 ノックピンを用いる位置決め構造の第１変形例を示す図である。 ノックピンを用いる位置決め構造の第２変形例を示す図である。

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。本実施形態においては、内蓋２１３はベアリング４２Ｒとともに出力軸２５２２を回転可能に支持しているが、そのような構成は必須ではない。例えばベアリング４２Ｒを第２ケース２１２に設け、ベアリング４２Ｒと第２ケース２１２とによって出力軸２５２２を回転可能に支持してもよい。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。本明細書では、伝達軸２４１を「歯車回転軸」と呼ぶこともある。

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。つまり、内蓋２１３は、伝達軸２４１を回転可能に支持する。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、すべり軸受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１４を参照しながら、本実施形態にかかる第１ケース２１１および第２ケース２１２と、内蓋２１３とをより詳細に説明する。

図３は、第１ケース２１１の内側の斜視図である。第１ケース２１１は、ペダルクランク軸２２の一端を通す第１開口部４０２、および凹部４０４を有する。なお、第２ケース２１２にはペダルクランク軸２２の他端を通す開口部（第２開口部）が設けられている。図３に示されているように、第２ケース２１２は、あたかも第１ケース２１１の蓋のように第１ケース２１１に固定され、第１ケース２１１と共にハウジング２１の外郭をなす。第２開口部を有する第２ケース２１２の斜視図の記載は省略する。

第１ケース２１１内の凹部４０４には電動モータ２５が収容される。そのため、電動モータ２５のステータを覆うカバーは必要とされない。

凹部４０４は、電動モータ２５が収容されたときにその電動モータ２５の周囲に沿う壁部４０６によって形成される。図示される例では、第１ケース２１１の「前」側に相当する壁部４０６の一部（概ね前半分）は、第１ケース２１１と一体に形成されている。一方、壁部４０６の残りの一部（概ね後半分）は、第１ケース２１１の内部に構造体として設けられている。

後に詳細に説明するように、壁部４０６は、内蓋２１３と第１ケース２１１との位置関係を決める位置決め構造の一部として機能する。内蓋２１３が概ね平面的な円形状であるとすると、位置決め構造は、第１ケース２１１内における、内蓋２１３の前後方向および左右方向の位置と、内蓋２１３が回転角度に関する位置とを一意に決定する。壁部４０６は、第１ケース２１１内における、内蓋２１３の前後方向および左右方向の位置を決定するために利用され得る。なお図３では、電動モータ２５の全周に沿うように壁部４０６が設けられているが、全周に沿う必要はない。例えば電動モータ２５の全周の２／３程度に沿っていればよい。

第１ケース２１１は凹部４０４に加えて、他の凹部４０８を備えている。他の凹部４０８は概ね破線で囲まれた範囲である。他の凹部４０８は第１開口部４０２を底部としてみたとき、底部に向かってテーパ状に形成されている。換言すると、他の凹部４０８は、第１開口部４０２を上底として見たときの円錐台の内側面に相当する。

図４は、第１ケース２１１の外側の斜視図である。外側から見ると、第１ケース２１１には凹部４０４および他の凹部４０８にそれぞれ対応して、凸部４２４および他の凸部４２８が現れている。

図５は、凹部４０４と、他の凹部４０８との関係を説明するための断面図である。図５には、他の凹部４０８の一部である傾斜部４０８ａおよび４０８ｂが示されている。凹部４０４と傾斜部４０８ａとが出会う領域が壁部４０６の一部の上端を構成する。つまり壁部４０６は峰状である。凹部４０４および他の凹部４０８は、外郭をなす凸部４２４と他の凸部４２８の裏側の構造をなしているため、十分高い剛性を確保できる。そのような凹部４０４および他の凹部４０８を壁部４０６の一部として利用して内蓋２１３を支持するため、壁部４０６の剛性を高めることができ、内蓋２１３を強固に支持することができる。

図５に示されるように、内蓋２１３は、第１ケース２１１と第２ケース２１２とに囲われており、駆動ユニット２０の外部に露出していない。すなわち、内蓋２１３は駆動ユニット２０内に密閉されている。内蓋２１３が密閉されて外部に露出していないことにより、ハウジングのうちの塗装が必要な部品を、第１ケース２１１および第２ケース２１２の二点に抑制できる。また、ハウジングのうちの防水シール材の塗布が必要な部品を、第１ケース２１１および第２ケース２１２の二点に抑制できる。これにより、製造コストを低減できる。

次に、図６を参照しながら内蓋２１３を詳述する。

図６は、内蓋２１３が取り付けられた第１ケース２１１の内側の斜視図である。第１ケース２１１の凹部４０４には電動モータ２５が収容されている。内蓋２１３は、電動モータ２５の少なくとも一部を覆うように取り付けられている。内蓋２１３は開口部４４０を有しており、開口部４４０を通して電動モータ２５の出力軸２５２２が「右」方向に伸びている。なお本明細書において開口部４４０は「第３開口部」と呼ぶことがある。

電動モータ２５を覆う範囲は、例えば出力軸２５２２を通す穴、電動モータ２５の配線を通す穴等の必要な空隙を除く、概ね全体であり得る。

内蓋２１３は、内蓋２１３に取り付けられたベアリング４４Ｌとともに、伝達軸（歯車回転軸）２４１の一端を支持する。上述のように、内蓋２１３は、凹部４０４の壁部４０６という剛性が高い部分で支持されているため、内蓋２１３の位置ずれを抑制できる。これにより、内蓋２１３が支持する伝達軸２４１の位置ずれも抑制できる。なお、図６では伝達軸２４１に付随して設けられる出力歯車２５２Ａ等の記載は省略している。

伝達軸２４１は、出力歯車２５２Ａ、第１伝達歯車２４２およびワンウェイクラッチ２４４を介して、電動モータ２５で発生した駆動力を受ける。伝達軸２４１に位置ずれ（ブレ）が発生すると、出力歯車２５２Ａと第１伝達歯車２４２との噛み合わせに支障が生じ駆動力が適切に伝達されなくなるおそれがある。本実施形態では、従来のような、外郭部品が３ピース以上で構成された駆動ユニットではなく、第１ケース２１１および第２ケース２１２の２ピースで駆動ユニットを構成した。そして、内蓋２１３を設けて剛性の高い位置で支持して撓み等が生じにくくすることで、伝達軸２４１の位置ずれ（ブレ）を防ぐことができる。また、内蓋２１３に、電動モータ２５の出力軸２５２２を通す穴を設け、かつ伝達軸２４１を支持する位置も固定することにより、両軸の間隔は固定され両軸の軸間精度を向上させることができる。

本実施形態では、内蓋２１３を設けた理由の一つが、高い精度で伝達軸２４１を支持することにある。内蓋２１３は、電動モータ２５を覆う「蓋」としての機能も有するがその機能は必須ではない。そこで、内蓋２１３の伝達軸２４１を支持する機能と、電動モータ２５を覆う「蓋」の機能とを分離し、複数の部材のそれぞれで各機能を実現してもよい。例えば内蓋２１３の伝達軸２４１を支持する機能は、剛性の高い壁部４０６で支持された金属フレームを用いてベアリング４４Ｌを固定し、伝達軸（歯車回転軸）２４１の一端を支持することによって実現してもよい。この場合、金属フレームは本明細書における「内蓋」の範疇である。「蓋」としての機能は、例えば樹脂性のカバーを追加することにより実現される。樹脂性のカバーであれば、複雑な形状であっても加工が比較的容易である。必要な空隙を設け、電動モータ２５のその他の部分を覆うように成形することが可能である。

なお、図６には参考としてペダルクランク軸２２の一部を示している。これは、次に説明する内蓋２１３の物理的な配置・構成に関連する。以下、図７を参照しながら当該配置・構成を説明する。

図７は、内蓋２１３とペダルクランク軸２２と伝達軸２４１との位置関係を説明するための平面図である。破線で示すペダルクランク軸２２および伝達軸２４１の間を、内蓋２１３の外周縁４６２の一部４６０が通っている。ここで言う「外周縁」とは、内蓋２１３の縁であることを意味するに過ぎない。内蓋２１３は任意の形状であり、円形であることを要しない。

図５に示すように、電動モータ２５の出力軸２５２２に平行な方向から内蓋を見たとき、内蓋２１３の外周縁４６２は、電動モータ２５の周囲に沿っている。内蓋２１３はペダルクランク軸２２の方にまで延びておらず、サイズが比較的小さいため、内蓋２１３自体の剛性を高くできる。

内蓋２１３は、複数の位置Ｆ１〜Ｆ３で第１ケース２１１に固定されている。本実施形態では、位置Ｆ１〜Ｆ３はいずれも壁部４０６上である。内蓋２１３は、ペダルクランク軸２２および伝達軸２４１の間の、剛性が高い壁部４０６を利用して位置Ｆ１〜Ｆ３で固定され、さらに壁部４０６に沿って支持されるため、内蓋２１３のたわみを抑制できる。内蓋２１３の剛性が高いことと相まって、内蓋２１３が支持する伝達軸２４１の位置ずれをより強く抑制できる。

なお、位置Ｆ１〜Ｆ３をどこに設けるかは任意であるが、例えば伝達軸２４１および電動モータ２５の出力軸２５２２により近い位置に設けることがより好ましい。その理由は、伝達軸２４１および電動モータ２５の出力軸２５２２に近いほど、各軸周辺の剛性を高めることができるからである。固定方法は、ネジを用いてもよいし、固定用ピンの圧入でもよい。

内蓋２１３を壁部４０６に固定するに先立って、内蓋２１３と第１ケース２１１との位置関係を決めるための位置決めが行われる。位置決めに関しては後に説明する。

なお、内蓋を設けるとしても、凹部４０４と他の凹部４０８との間に存在するような壁部４０６（図３）を設けない構成も考えられる。そのような構成として、例えば内蓋２１３が第１ケース２１１の内側全体に広がり、第１ケース２１１の内側面だけで支持されるような構成が考えられる。しかしながらそのような例では内蓋のしなりが発生し、伝達軸２４１の位置ずれを生じさせる可能性がある。内蓋のしなりをなくすために内蓋２１３の肉厚化を図ると、重量およびコストが増加する。従って本実施形態にかかる構成の方がより有利である。

図８は、第１ケース２１１内に設けられた基板４８を示している。基板４８には、電動モータ２５を駆動させる駆動回路が搭載されている。基板４８は内蓋２１３の「右」側に設けられる。より具体的に説明する。いま、内蓋２１３の電動モータ２５側の面を「第１面」、その反対側の面を「第２面」と呼ぶとする。基板４８は、第１ケース２１１内の、第２面側の空間に配置される。電動モータ２５と基板４８とを一体化せず、基板４８が電動モータ２５を収容する凹部４０４とは異なる空間に配置することにより、凹部４０４の体積を小さくでき、凹部４０４の壁部４０６の剛性を高めることができる。本実施形態では、電動モータ２５の出力軸２５２２と伝達軸２４１との噛み合わせ箇所と、電動モータ２５との間に基板４８および内蓋２１３を設けている。これにより、摩耗等の防止のために電動モータ２５の出力軸２５２２と伝達軸２４１との噛み合わせ箇所に注入されるグリスが飛散したり垂れたりした場合であっても、電動モータ２５が配置された凹部４０４へ侵入することを防止できる。内蓋２１３が電動モータ２５を覆う面積を広げるほど、グリスの侵入をより効果的に防止できる。

なお上述の説明では、基板４８は第１ケース２１１内に設けられているとした。しかしながら上述した位置関係を保つことができるのであれば、基板４８は第１ケース２１１内ではなく第２ケース２１２内に設けられてもよい。つまり、駆動ユニット２０のハウジング内で上述した位置関係を保っていれば、基板４８が第１ケース２１１または第２ケース２１２のどちらに存在しているかは任意である。

なお、基板４８の回路を保護するため、例えば樹脂性のカバーを基板４８の「右」側に追加してもよい。

次に、内蓋２１３を第１ケース２１１に取り付ける際の位置決めについて説明する。

本実施形態にかかる第１ケース２１１には、位置決めのための位置決め構造を有している。「位置決め構造」とは、内蓋２１３が壁部４０６に嵌る構造、または、ノックピンを用いて位置決めをするための構造である。本実施形態では、位置決め構造は２箇所設けられている。具体的には、内蓋２１３が壁部４０６に嵌る構造（１箇所）とノックピンを用いて位置決めをするための構造（１箇所）とを設けること、または、ノックピンを用いて位置決めをするための構造を２箇所に設けること、である。

図９は、内蓋２１３が壁部４０６に嵌る位置決め構造５００を示している。図１０は、位置決め構造５００の拡大図である。内蓋２１３の第１面（「左」側の面）から「左」側に第１ガイド５１０が突出しており、壁部４０６の第２ガイド２１１ａの内側に嵌まり込んでいる。第１ガイド５１０および第２ガイド２１１ａは、内蓋２１３が壁部４０６に正しく嵌め込まれたときに互いに接触するよう、内蓋２１３および壁部４０６に設けられている。

説明の簡単化のため、内蓋２１３に設けられた第１ガイド５１０が第１面上で円形であり、同様に壁部４０６の第２ガイド２１１ａも円形であると仮定する。第１ガイド５１０の直径が１００ｍｍとしたとき、第２ガイド２１１ａの直径は１００．１ｍｍ程度である。第１ガイド５１０と第２ガイド２１１ａとは、前後方向には実質的にがたつくことなく嵌め込まれる。このような位置決め構造５００を本明細書では「インロー構造（mate fitting）」と呼ぶことがある。

インロー構造は、内蓋２１３の第１ガイド５１０と壁部４０６の第２ガイド２１１ａとによって形成されるため、壁部４０６が電動モータ２５の全周に沿って設けられていない位置では、対向する内蓋２１３にも第１ガイド５１０を設ける必要はない。

次に、ノックピンを用いて位置決めをするための構造を説明する。

図１１Ａは、ノックピンを用いた位置決め用穴の決定方法を説明するための図である。以下の説明では、内蓋２１３および壁部４０６にそれぞれ第１穴および第２穴を開けておき、ノックピンが第１穴を貫通して第２穴に入ることにより、位置決めを行う例を想定して説明する。図１２は、内蓋２１３に開けられた第１穴２１３ａと、壁部４０６に設けられた第２穴４０６ａとに挿入されたストレート形状のノックピン５０２を示す断面図である。一例としてこのようなノックピン５０２を用いて、第１ケース２１１に対する内蓋２１３の位置を決定することができる。以下、説明する。

図１１Ａでは、ペダルクランク軸２２の回転中心の位置を「Ｐ」、伝達軸２４１の回転中心の位置を「Ｑ」とおく。また後述する図１１Ｂおよび図１１Ｃも同様である。

本発明者は、どの位置に第１穴Ｒを設けるかを検討した。その結果、本発明者は、（ｉ）位置ＰおよびＱを結ぶ線分Ｌ１に直交する直線Ｌ２上で、かつ、（ｉｉ）内蓋２１３の外周縁４６２上の位置に、第１穴Ｒを設けることとした。

ペダルクランク軸２２と伝達軸２４１とを必要とされる精度で配置するためには、各軸の回転中心の位置Ｐおよび位置Ｑに位置ずれが生じていた場合にはその位置ずれが反映され、位置決め用穴を用いた位置決めができないことが求められる。換言すると、位置決め用穴を用いて位置決めができる場合には、各軸の回転中心の位置Ｐおよび位置Ｑに位置ずれが生じていない、または位置ずれが許容範囲に収まっていることが求められる。そうすると、上述の直線Ｌ２上の位置であれば、位置Ｐおよび位置Ｑの各々からの距離が確保できる。この場合、直線Ｌ２上の位置が直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点から遠いほど、位置Ｐおよび位置Ｑに位置ずれが生じていた場合にはその位置ずれが反映されやすくなる。そのため直線Ｌ２上の位置を採用することとした。なお、位置Ｐおよび位置Ｑの各々からの距離を均等に保つには線分Ｌ１の中点を通過する直線Ｌ２上の点を採用すればよい。

一方、外周縁４６２上の位置を採用する理由は、第１ケース２１１に対して内蓋２１３の位置決めを行うためである。より具体的には、内蓋２１３が高い精度で伝達軸２４１を支持するためである。

位置決め構造は２箇所設ければよい。上述したインロー構造を設ける場合には、ノックピンを用いる位置決め構造は１箇所に設ければよい。

本実施形態では、内蓋２１３は概ね円形状に形成され、内蓋２１３と内壁４０６とが上述したインロー構造を採用している。そのため、内蓋２１３には回転方向に関する自由度のみが残される。そこで、中心位置から最も離れている外周縁４６２上の位置を位置決め用に採用する。インロー構造により内蓋２１３と壁部４０６との位置決めを行い、さらにノックピンを用いて内蓋２１３と壁部４０６との相対的な回転角度に関する位置決めを行うことにより、内蓋２１３に支持される伝達軸２４１の位置決めも容易に行うことができる。

第２穴については、正しい位置に内蓋２１３を設置したときの第１穴に対向する壁部４０６上の位置に第２穴を設ければよい。

以上のように、内蓋２１３の外周縁４６２上で、且つ伝達軸２４１およびペダルクランク軸２２から離れた位置に第１穴を設けて位置決めを行うことにより、伝達軸２４１およびペダルクランク軸２２を、それぞれ本来想定された位置にスムーズに位置決めすることができる。伝達軸２４１とペダルクランク軸２２との軸間距離を設計した誤差の範囲内に収めることができるため、スムーズな動力伝達を実現できる。

図１１Ａには、上述の方法によって決定された第１穴Ｒの位置が示されている。図１１Ａには、他の位置に配置された第１穴Ｒａの例がさらに示されている。すなわち第１穴Ｒａは、線分Ｌ１に直交する直線Ｌ２ａ上で、かつ、内蓋２１３の外周縁４６２上の位置に設けられてもよい。

上述の例とは異なる例として、上述した条件（ｉｉ）のみを満足する位置を、内蓋２１３の外周縁４６２上の位置に位置決め用穴の位置として採用してもよい。図１１Ｂは、外周縁４６２上の位置に設けられている第１穴Ｒおよび／またはＲａの位置が示されている。条件（ｉｉ）のみを満足する位置は、条件（ｉ）を満足する全ての位置を含み、さらにそれよりも広い範囲で第１穴の位置の選択を可能にする。

本発明者は位置決め精度をより高くすることが可能な第１穴の他の配置方法も考えた。図１１Ｃは、位置決め用穴の位置として採用可能な、さらに他の位置を説明するための図である。図１１Ｃでは、穴Ｒｂが、位置決め用穴として採用される。具体的には、第１穴Ｒｂの位置は、外周縁４６２上の位置で、かつ、上述の線分ＰＱと、位置Ｐから外周縁４６２への接線Ｌ３とがなす角度θが、９０度に最も近くなる位置である。なお、図１１Ｃに示される例では、位置Ｐからは、図１１Ａおよび図１１Ｂで示した穴Ｒの近傍に接点を有する外周縁４６２への接線を引くこともできる。しかしながら、角度に関する上述の条件から「Ｒｂ」として示される位置が第１穴の位置として採用される。

なお、インロー構造を設けない場合には、ノックピンを用いる位置決め構造を２箇所に設ければよい。その場合、２箇所の位置決め構造間の距離は可能な限り長いほうが好ましい。ノックピンを用いる位置決め構造を２箇所に設けた場合も同様に、伝達軸２４１とペダルクランク軸２２との位置決めもスムーズに行うことができるため、上述と同じ効果を得ることができる。

次に、図１３および図１４を参照しながら、ノックピンを用いる位置決め構造の変形例を説明する。

図１３は、ノックピンを用いる位置決め構造の第１変形例を示している。内蓋２１３は突出部２１３ｂを有している。突出部２１３ｂはノックピンとして機能して壁部４０６の穴または凹部４０６ｂに入ることにより、内蓋２１３と壁部４０６との位置合わせを実現する。突出部２１３ｂを設ける位置は、図９を説明しながら上述した方法によって決定することができる。本変形例の場合、内蓋２１３に貫通孔を設ける必要はない。また壁部４０６にも貫通孔は不要である。

図１３では、内蓋２１３が突出部２１３ｂを有し、壁部４０６または第１ケース２１１が凹部４０６ｂを有している。しかしながら、内蓋２１３が凹部を有し、壁部４０６または第１ケース２１１が突出部を有してもよい。

図１４は、ノックピンを用いる位置決め構造の第２変形例を示している。内蓋２１３には凹部５３０が設けられている。ノックピン５１０が凹部５３０に嵌まり込み、かつ、壁部４０６の凹部５２０にも嵌まり込むと、内蓋２１３と壁部４０６との位置合わせが実現される。本変形例でも、内蓋２１３および壁部４０６に貫通孔を設ける必要はない。

上述したノックピンおよびノックピンとして機能する突出部２１３ｂの形状は、任意である。突出部２１３ｂの形状は、典型的にはストレート形状である。しかしながら、突出部２１３ｂの一方または両方の端部がテーパ形状であってもよい。図１２に記載されているノックピン５０２もまた、テーパ形状であってもよい。

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。

以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。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。

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内に配置された電動モータ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、電動モータ２５が発生させた回転を減速させる歯車回転軸２４１を有し、電動モータ２５の出力トルクを増加させる減速機２４と、を備える。ハウジング２１は、ペダルクランク軸２２の一端を通す第１開口部４０２、および電動モータ２５を収容する凹部４０４を有する第１ケース２１１と、ペダルクランク軸２２の他端を通す第２開口部を有し、第１ケース２１１と共にハウジング２１の外郭となる第２ケース２１２と、第１ケース２１１の凹部４０４に収容された電動モータ２５の少なくとも一部を覆う内蓋２１３であって、電動モータ２５の出力軸２５２２を通す第３開口部４４０を有する内蓋２１３と、を備える。内蓋２１３は、減速機２４の歯車回転軸２４１を回転可能に支持し、かつ、外周縁４６２の一部４６０が歯車回転軸２４１とペダルクランク軸２２との間を通る。第１ケース２１１の凹部４０４は、電動モータ２５の周囲に沿う壁部４０６を有する。壁部４０６は内蓋２１３を支持している。凹部４０４の壁部４０６という剛性が高い部分で内蓋２１３を支持することにより、内蓋２１３の位置ずれを抑制できる。これにより、内蓋２１３が支持する減速機２４の歯車回転軸２４１の位置ずれを抑制できる。

ある実施形態において、第１ケース２１１は、凹部４０４と第１開口部４０２との間において、第１開口部４０２から壁部４０６につながる傾斜部４０８ａを有していてもよい。第１ケース２１１が壁部４０６につながる傾斜部４０８ａを有することにより、壁部４０６の剛性を高めることができる。

ある実施形態において、第１ケース２１１は、第１開口部４０２を底部に有する他の凹部４０８を有している。傾斜部４０８ａは、他の凹部４０８の一部であってもよい。電動モータ２５を収容する凹部４０４の壁部４０６が、他の凹部４０８と繋がっていることにより、電動モータ２５を収容する凹部４０４の壁部４０６の剛性を高めることができる。

ある実施形態において、電動モータ２５の出力軸２５２２に平行な方向から内蓋２１３を見たとき、内蓋２１３の外周縁４６２は、電動モータ２５の周囲に沿っていてもよい。内蓋２１３がペダルクランク軸２２の方にまで延びずにサイズが小さいことにより、内蓋２１３の剛性を高くできる。内蓋２１３の剛性が高いことにより、内蓋２１３が支持する減速機２４の歯車回転軸２４１の位置ずれを抑制できる。

ある実施形態において、内蓋２１３の外周縁４６２は、複数の位置で壁部４０６に固定されていてもよい。内蓋２１３が複数の位置で壁部４０６に固定されることにより、内蓋２１３のたわみを抑制できる。

ある実施形態において、内蓋２１３は、電動モータ２５の出力軸２５２２を回転可能に支持してもよい。内蓋２１３は、減速機２４の歯車回転軸２４１と電動モータ２５の出力軸２５２２とを支持する。一つの部品で減速機２４の歯車回転軸２４１と電動モータ２５の出力軸２５２２との両方を支持することにより、減速機２４の歯車回転軸２４１と電動モータ２５の出力軸２５２２との間の位置ずれを抑制できる。

ある実施形態において、駆動ユニット２０は、内蓋２１３と第１ケース２１１との位置関係を決める位置決め構造をさらに備えていてもよい。内蓋２１３と第１ケース２１１との位置決めを行うことにより、減速機２４の歯車回転軸２４１とペダルクランク軸２２との位置決めを行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、内蓋２１３は、第１ケース２１１に対する内蓋２１３の位置を決める突出部２１３ｂまたは凹部を有しており、第１ケース２１１は、突出部２１３ｂまたは凹部に係合する凹部４０６ｂまたは突出部を有していてもよい。突出部と凹部とを係合させて内蓋２１３と第１ケース２１１との位置決めを行うことにより、減速機２４の歯車回転軸２４１とペダルクランク軸２２との位置決めをより精度良く行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、内蓋２１３には第１穴２１３ａがあり、第１ケース２１１には第２穴４０６ａがあり、ノックピン５０２が第１穴２１３ａを貫通して第２穴４０６ａに入ってもよい。ノックピン５０２を用いて内蓋２１３と第１ケース２１１との位置決めを行うことにより、減速機２４の歯車回転軸２４１とペダルクランク軸２２との位置決めをより精度良く行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、内蓋２１３および壁部４０６は、内蓋２１３が壁部４０６に嵌るインロー構造５００を有していてもよい。インロー構造（mate fitting）５００により内蓋２１３と第１ケース２１１との位置決めを行うことにより、減速機２４の歯車回転軸２４１とペダルクランク軸２２との位置決めを行うことができ、スムーズな動力伝達を実現できる。

ある実施形態において、内蓋２１３および壁部４０６は、内蓋２１３が壁部４０６に対して回転可能なインロー構造５００を有している。内蓋２１３には第１穴２１３ａがあり、第１ケース２１１には第２穴４０６ａがある。ノックピン５０２は第１穴２１３ａを貫通して第２穴４０６ａに入る。第１穴２１３ａ（第１穴Ｒ）は、ペダルクランク軸２２と減速機２４の歯車回転軸２４１とを結ぶ線分Ｌ１に直交する直線Ｌ２上で、且つ外周縁４６２上の位置にあってもよい。外周縁４６２上で且つ歯車回転軸２４１から離れた位置に第１穴２１３ａ（第１穴Ｒ）を設けることにより、ノックピン５０２による位置決めにおいてずれが発生したとしても、それに起因する歯車回転軸２４１の位置ずれを小さくすることができる。

ある実施形態において、内蓋２１３および壁部４０６は、内蓋２１３が壁部４０６に対して回転可能なインロー構造５００を有している。内蓋２１３には第１穴２１３ａがあり、第１ケース２１１には第２穴４０６ａがある。ノックピン５０２は第１穴２１３ａを貫通して第２穴４０６ａに入る。第１穴２１３ａ（第１穴Ｒｂ）は、外周縁４６２上の位置であって、かつ、ペダルクランク軸２２と減速機２４の歯車回転軸２４１とを結ぶ線分Ｌ１と、ペダルクランク軸２２から外周縁４６２への接線L３とがなす角度θが、９０度に最も近くなる位置にあってもよい。外周縁４６２上で且つ歯車回転軸２４１から離れた位置に第１穴２１３ａ（第１穴Ｒｂ）を設けることにより、ノックピン５０２による位置決めにおいてずれが発生したとしても、それに起因する歯車回転軸２４１の位置ずれを小さくすることができる。

ある実施形態において、駆動ユニット２０は、電動モータ２５を駆動させる駆動回路が搭載された基板４８をさらに備えている。内蓋２１３は、第１面および第２面を有している。第１面は電動モータ２５に対向する側の面であり、第２面は第１面と反対側の面である。基板４８は、ハウジング２１内における内蓋２１３の第２面側の空間に配置されてもよい。基板４８が電動モータ２５を収容する凹部４０４とは異なる位置に配置される。これにより、凹部４０４を小さくでき、凹部４０４の壁部４０６の剛性を高めることができる。

ある実施形態において、内蓋２１３は、第１ケース２１１と第２ケース２１２とに囲われており、駆動ユニット２０の外部に露出していなくてもよい。内蓋２１３が外部に露出していないことにより、ハウジング２１のうちの塗装が必要な部品を、第１ケース２１１および第２ケース２１２の二点と少なくできる。また、ハウジング２１のうちの防水シール材の塗布が必要な部品を、第１ケース２１１および第２ケース２１２の二点と少なくできる。これにより、製造コストを低減できる。

ある実施形態において、内蓋２１３は、第１ケース２１１および第２ケース２１２により密閉されていてもよい。内蓋２１３が密閉されて外部に露出していないことにより、ハウジング２１のうちの塗装が必要な部品を、第１ケース２１１および第２ケース２１２の二点と少なくできる。また、ハウジングのうちの防水シール材の塗布が必要な部品を、第１ケース２１１および第２ケース２１２の二点と少なくできる。これにより、製造コストを低減できる。

本発明のある実施形態に係る電動補助自転車は、上述のいずれかの駆動ユニット２０を備えている。減速機２４の歯車回転軸２４１を内蓋２１３が支持することにより、歯車回転軸２４１の位置ずれを抑制した駆動ユニット２０を搭載した電動補助自転車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、 １２：車体フレーム、 ２０：駆動ユニット、 ２１：ハウジング、 ２２：ペダルクランク軸、 ２５：電動モータ、 ４８：基板、 ２１１：第１ケース、 ２１１ａ：第２ガイド、 ２１２：第２ケース、 ２１３：内蓋、 ２４１：伝達軸（歯車回転軸）、 ４０２：第１開口部、 ４０４：凹部、 ４０６：壁部、 ４０８：他の凹部、 ４０８ａ、４０８ｂ：傾斜部、 ４４０：開口部、 ４６０：外周縁の一部、 ４６２：外周縁、 ５００：位置決め構造、 ５０２：テーパ状のノックピン、 ５１０：第１ガイド

Claims (16)

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、
   前記ハウジング内に配置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、
   前記電動モータが発生させた回転を減速させる歯車回転軸を有し、前記電動モータの出力トルクを増加させる減速機と、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   前記ペダルクランク軸の一端を通す第１開口部、および前記電動モータを収容する凹部を有する第１ケースと、
   前記ペダルクランク軸の他端を通す第２開口部を有し、前記第１ケースと共に前記ハウジングの外郭となる第２ケースと、
   前記第１ケースの前記凹部に収容された前記電動モータの少なくとも一部を覆う内蓋であって、前記電動モータの出力軸を通す第３開口部を有する内蓋と、
   を備え、
   前記内蓋は、前記減速機の前記歯車回転軸を回転可能に支持し、かつ、外周縁が前記歯車回転軸と前記ペダルクランク軸との間を通り、
   前記第１ケースの前記凹部は、前記電動モータの周囲に沿う壁部を有し、前記壁部は、前記内蓋を支持する、駆動ユニット。
2. 前記第１ケースは、前記凹部と前記第１開口部との間において、前記第１開口部から前記壁部につながる傾斜部を有する、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記第１ケースは、前記第１開口部を底部に有する他の凹部を有しており、
   前記傾斜部は、前記他の凹部の一部である、請求項２に記載の駆動ユニット。
4. 前記電動モータの前記出力軸に平行な方向から前記内蓋を見たとき、前記内蓋の前記外周縁は、前記電動モータの前記周囲に沿っている、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニット。
5. 前記内蓋の前記外周縁は、複数の位置で前記壁部に固定されている、請求項１から４のいずれかに記載の駆動ユニット。
6. 前記内蓋は、前記電動モータの前記出力軸を回転可能に支持する、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニット。
7. 前記内蓋と前記第１ケースとの位置関係を決める位置決め構造をさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の駆動ユニット。
8. 前記内蓋は、前記第１ケースに対する前記内蓋の位置を決める突出部または凹部を有しており、前記第１ケースは、前記突出部または前記凹部に係合する凹部または突出部を有している、請求項１から７のいずれかに記載の駆動ユニット。
9. 前記内蓋には第１穴があり、前記第１ケースには第２穴があり、
   ノックピンが前記第１穴を貫通して前記第２穴に入る、請求項１から８のいずれかに記載の駆動ユニット。
10. 前記内蓋および前記壁部は、前記内蓋が前記壁部に嵌るインロー構造を有している、請求項１から９のいずれかに記載の駆動ユニット。
11. 前記内蓋および前記壁部は、前記内蓋が前記壁部に対して回転可能なインロー構造を有しており、
    前記内蓋には第１穴があり、前記第１ケースには第２穴があり、
    ノックピンが前記第１穴を貫通して前記第２穴に入り、
    前記第１穴は、前記ペダルクランク軸と前記減速機の前記歯車回転軸とを結ぶ線分に直交する直線上で、且つ前記外周縁上の位置にある、請求項１から８のいずれかに記載の駆動ユニット。
12. 前記内蓋および前記壁部は、前記内蓋が前記壁部に対して回転可能なインロー構造を有しており、
    前記内蓋には第１穴があり、前記第１ケースには第２穴があり、
    ノックピンが前記第１穴を貫通して前記第２穴に入り、
    前記第１穴は、前記外周縁上の位置であって、かつ、前記ペダルクランク軸と前記減速機の前記歯車回転軸とを結ぶ線分と、前記ペダルクランク軸から前記外周縁への接線とがなす角度が、９０度に最も近くなる位置にある、請求項１から８のいずれかに記載の駆動ユニット。
13. 前記電動モータを駆動させる駆動回路が搭載された基板をさらに備え、
    前記内蓋は、第１面および第２面を有しており、
    前記第１面は前記電動モータに対向する側の面であり、
    前記第２面は前記第１面と反対側の面であり、
    前記基板は、前記ハウジング内における前記内蓋の前記第２面側の空間に配置される、請求項１から１２のいずれかに記載の駆動ユニット。
14. 前記内蓋は、前記第１ケースと前記第２ケースとに囲われており、前記駆動ユニットの外部に露出していない、請求項１から１３のいずれかに記載の駆動ユニット。
15. 前記内蓋は、前記第１ケースおよび前記第２ケースにより密閉されている、請求項１から１４のいずれかに記載の駆動ユニット。
16. 請求項１から１５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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