JPH1120772A - 電動自転車用駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動自転車用駆動ユニットに関し、軽量化，
コンパクト化を促進できるようにして足踏みペダルのみ
による通常の自転車の運転感覚が得られるようにすると
ともに、トルク検出装置をその検出精度を確保しつつ簡
素化することができるようにする。 【解決手段】 電動機３１と遊星機構式減速機４０と駆
動トルク出力用回転部材４とをクランク軸３９と同心に
配設し、クランク軸３９と駆動トルク出力用回転部材４
との間にチェン−スプロケット式のトルク合成・伝達機
構５２，５４，７４を介装して、クランク軸３９から出
力された足踏みトルクに遊星機構式減速機４０側から出
力された補助トルクを合成して駆動トルク出力用回転部
材４に伝達するとともに、足踏みトルク検出装置６０
を、上記のチェンにおける足踏みトルクに応じた張力変
化を利用して足踏みトルクを検出するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の足踏みト
ルクを検出するトルク検出装置を有し、足踏みトルクの
大きさに応じて電動機に補助トルクを発生させて、自転
車における運転者のペダルの踏み込みをアシストする、
電動自転車用駆動ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バッテリを電源とする電動モ
ータ等の電動機に、運転者がペダルを踏み込むときの足
踏みトルクに応じた補助トルクを発生させて、運転者の
ペダルの踏み込みをアシストする電動自転車（パワーア
シスト自転車又は補助駆動モータ付き自転車）が知られ
ている。

【０００３】従来の電動自転車には、例えば特開昭５６
−１４９２７７号公報に開示されるように構成されたも
のがあり、図８，図９に示すように構成されている。図
８，図９に示すように、後輪ハブ４０１には、第１のフ
リーホイール４０２と第２のフリーホイール４０３とが
取り付けられている。第１のフリーホイール４０２に
は、運転者がペダル４１４を踏んでペダルクランク４１
５を回転させるときの足踏みトルクが、駆動側チェンス
プロケット４０４から第１のチェン４０５を介して伝達
される。また、第２のフリーホイール４０３には、電動
モータ４０６が出力する補助トルクが、電動モータ４０
６の出力軸に取り付けられたチェンスプロケット４０７
から第２のチェン４０８を介して伝達される。この電動
モータ４０６の出力する補助トルクは、図示しないコン
トローラでトルク検出器４０９の検出信号に応じて制御
される。このトルク検出器４０９は第１のチェン４０５
の途中に設けられ、足踏みトルクに応じて第１のチェン
４０５に発生する引っ張り力を受け回転する回転部材の
回転角度に応じてトルク検出信号が出力される。

【０００４】しかしながら、このような構成では、自転
車の幅と比べて電動モータ４０６のはみ出し幅が大きく
なるため左右のバランスが悪くなり、さらに電動モータ
４０６が後輪寄りに配置されるため、後輪の重量配分が
過大となり前輪が軽くなりすぎ、自転車の操縦が不安定
になりがちであった。そこで、電動モータ及び減速機等
の重量物をクランク軸近傍に配置してクランク軸と一体
の駆動ユニットを構成することにより、重心をクランク
軸の近傍に置き、自転車の操縦の安定性を図った、駆動
ユニット一体型の電動自転車が開発されている。

【０００５】このような駆動ユニット一体型の電動自転
車にそなえられた駆動ユニットとしては、特開平７−４
０８７８号公報（第１従来技術）に提案されたものがあ
り、図１０はかかる第１従来技術における駆動ユニット
の側面図（一部断面図），図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ
断面図である。図１１に示すように、この第１従来技術
にかかる駆動ユニット１０９では、そのケーシング１２
３は、ペダルクランク軸１１３を回転自在に支持してお
り、そのモータ１１２は、このケーシング１２３の一端
部にその軸線方向がペダルクランク軸１１３と直交する
ように固定されている。さらに、ペダルクランク軸１１
３とモータ１１２の回転軸１１２ａとの間に遊星歯車式
減速機１２４および遊星ローラ式減速機１２５等が介装
されている。

【０００６】このような構成では、モータ１１２，遊星
歯車式減速機１２４，遊星ローラ式減速機１２５等の重
量物がペダルクランク軸１１３の近傍に集中することに
なり、車体の重量バランスの改善を図ることができる。
また、モータ１１２の回転軸１１２ａをペダルクランク
軸１１３と直交に配設し、遊星歯車式減速機１２４，遊
星ローラ式減速機１２５をそれぞれペダルクランク軸１
１３，回転軸１１２ａの軸回りに配設することにより、
駆動ユニット１０９の幅方向の拡大防止も図られてい
る。

【０００７】一方、モータ１１２が出力する補助トルク
の基準となる足踏みトルクは、トルク検出装置１４４に
より検出されている。このトルク検出装置１４４は、図
１０，図１１に示すように、遊星歯車減速機１２４の太
陽歯車１２９の突出部に当接するポテンションメータ１
４６と、このポテンションメータ１４６を太陽歯車１２
９側へ付勢する加圧装置１４７とから構成されている。

【０００８】足踏みトルクが入力されてペダルクランク
軸１１３が正回転すると、遊星ローラキャリア１３４と
共に遊星歯車１２７が太陽ローラ１２９の周りを公転す
るが、このとき、太陽ローラ１２９にはリング歯車１３
０からの回転反力が働き、ペダルクランク軸１１３の正
回転方向に回転付勢される。太陽ローラ１２９は、ポテ
ンションメータ１４６を介して加圧装置１４７により付
勢されているため、足踏みトルクに応じた一定量だけ回
動する。そして、この回動量はポテンションメータ１４
６で検出されてコントローラに入力され、モータ１１２
から必用な補助トルクが出力されるようになっている。

【０００９】この第１従来技術の他にも、特開平８−２
９５２８４号公報（第２従来技術）に提案されたものも
あり、図１２は、かかる第２従来技術における駆動ユニ
ットの断面図である。図１２に示すように、第２従来技
術にかかる駆動ユニット２０３では、そのケーシング２
４５は、ペダルクランク軸２３３を回転自在に支持して
おり、また、そのモータ２５５は、その軸線方向がペダ
ルクランク軸２３３と平行になるようにケーシング２４
５内に配設されている。そして、ペダルクランク軸２３
３とモータ２５５の回転軸２５５ａとの間に遊星減速機
構２６０，減速ギヤ列２８２，トルク伝達機構３０１，
３０２，３０３等が介装されている。

【００１０】このような構成では、モータ２５５，減速
機構２６０，２８２，トルク伝達機構３０１，３０２，
３０３等の重量物がペダルクランク軸２３３の近傍に集
中することになり、車体の重量バランスの改善を図るこ
とができる。また、モータ２５５の回転軸２５５ａをペ
ダルクランク軸２３３と平行に配設し、さらに合力軸２
８４を回転軸２５５ａとペダルクランク軸２３３との間
に平行に配設し、これらの軸間に減速機構２６０，２８
２，及びトルク伝達機構３０１，３０２，３０３を配設
することにより、駆動ユニット２０３の幅方向の拡大防
止も図られている。

【００１１】また、第２従来技術におけるトルク検出
は、トルク検出装置３１０Ｆ，３１０Ｒにより検出され
るようになっている。これらのトルク検出装置３１０
Ｆ，３１０Ｒは、合力軸２８４の軸端部に設けられてお
り、第１従来技術のように直接足踏みトルクを検出する
のではなく、補助動力伝達機構３０１とペダル踏力伝達
機構３０２とからの動力伝達によって合力軸２８４に作
用するモーメントを検出して図示略のコントローラに入
力するようになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の電動自転車用駆動ユニットのうち、第１従
来技術においては、駆動ユニット１０９は、モータ１１
２がペダルクランク軸１１３と直交に配設される構造の
ため、前後長が拡大して車体への搭載形態に制約が生
じ、デザイン上の自由度が低下してしまうという課題が
ある。

【００１３】また、電動自転車は人力による動力が主体
であり、足踏みペダルによる通常の自転車の運転感覚が
重視されるため、駆動ユニットは軽量であることが望ま
れているが、駆動ユニット１０９は、モータ１１２から
出力軸１３１への複雑なトルク伝達機構と、長大なケー
シング１２３を有するため、重量の増大，高コストとい
う課題が生じている。

【００１４】さらに、トルク検出装置１４４は、足踏み
トルクの入力時に太陽歯車１２９に作用する回転トルク
をポテンションメータ１４６により検出するようになっ
ているため、太陽歯車１２９を回転可能にしておく必要
があり、かつ回転トルクを伝達させるために十分な剛性
を持たせる必要がある。その結果、機構が複雑化して部
品点数が増加するため、ここでも高コスト，重量増大の
問題が生じている。

【００１５】第２従来技術においても、モータ２５５，
合力軸２８４，ペダルクランク軸２３３がそれぞれ並列
して配設され、その軸間に減速機構２６０，２８２，ト
ルク伝達機構３０１，３０２，３０３を配設する構造の
ため、第１従来技術と同様、駆動ユニット２０３の前後
長が拡大することになり、また、動力の伝達機構も複雑
である。従って、第１従来技術と同様、デザイン自由度
の低下，高コスト，及び重量増大という課題がある。

【００１６】また、トルク検出装置３１０Ｆ，３１０Ｒ
は、補助動力伝達機構３０１とペダル踏力伝達機構３０
２とからの動力伝達により合力軸２８４に作用するモー
メントを検出してコントローラに入力するため、コント
ローラはトルク検出装置３１０Ｆ，３１０Ｒが検出した
モーメントの大きさ及び方向から、足踏みトルクに対す
る補助トルクの比率が一定になるように、モータ２５５
の出力の制御を行なう。従って、コントローラでは修正
演算が必要になり、足踏みトルクの検出精度は低下す
る。また、トルク検出装置３１０Ｆ，３１０Ｒには荷重
センサが用いられているが、荷重センサは検出電圧が低
いので外乱に弱く、電圧増幅やノイズの遮断のための要
素部品が必要になりコスト高の要因となる。

【００１７】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、軽量化，コンパクト化を促進できるようにして足
踏みペダルのみによる通常の自転車の運転感覚が得られ
るようにするとともに、トルク検出装置をその検出精度
を確保しつつ簡素化することができるようにした、電動
自転車用駆動ユニットを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の電動自転車用駆動ユニットは、電動による補
助トルクを発生させて運転者のペダル踏み込み動作を補
助する電動自転車用の駆動ユニットにおいて、足踏み用
ペダルと一体回転するクランク軸と、該クランク軸と同
心に配設され、該ペダルを通じて入力された足踏みトル
クを該クランク軸から伝達されて駆動輪へと伝達する駆
動トルク出力用回転部材と、該クランク軸と同心に配設
され、該足踏みトルクの大きさに応じたペダル踏込アシ
スト用補助トルクを発生する電動機と、該クランク軸と
同心に設置され、該電動機の出力回転速度を減速する遊
星機構式減速機と、該クランク軸と該駆動トルク出力用
回転部材との間に介装されて、該クランク軸から出力さ
れた足踏みトルクに該遊星機構式減速機側から出力され
た補助トルクを合成して該駆動トルク出力用回転部材に
伝達するトルク合成・伝達機構と、該電動機の作動を制
御するための該足踏みトルクを検出する足踏みトルク検
出装置と、をそなえ、該トルク合成・伝達機構が、該ク
ランク軸と該クランク軸に平行に設置されたカウンタ軸
との間に介装されたチェン−スプロケット式動力伝達機
構又はベルト−プーリ式動力伝達機構をそなえ、該足踏
みトルク検出装置が、上記のチェン又はベルトにおける
該足踏みトルクに応じた張力変化を利用して該足踏みト
ルクを検出するように構成されていることを特徴といて
いる。

【００１９】請求項２記載の本発明の電動自転車用駆動
ユニットは、請求項１記載の電動自転車用駆動ユニット
において、該遊星機構式減速機と該カウンタ軸との間
に、該遊星機構式減速機で減速された回転速度をさらに
減速する歯車式減速機構が設けられ、該トルク合成・伝
達機構が、該カウンタ軸と、該クランク軸に軸支された
第１のスプロケット又は第１のプーリと、該カウンタ軸
に軸支され該カウンタ軸と一体回転する第２のスプロケ
ット又は第２のプーリと、該第１のスプロケット及び該
第２のスプロケットに巻回された第１のチェン又は該第
１のプーリ及び該第２のプーリに巻回された第１のベル
トと、該カウンタ軸に軸支され該カウンタ軸と一体回転
する第３のスプロケット又は第３のプーリと、該駆動ト
ルク出力用回転部材に設けられた第４のスプロケット又
は第４のプーリと、該第３のスプロケット及び該第４の
スプロケットに巻回された第２のチェン又は該第３のプ
ーリ及び該第４のプーリに巻回された第２のベルトと、
該歯車式減速機構と該カウンタ軸との間に介装され該歯
車式減速機構側から該カウンタ軸側へ該補助トルクの回
転方向のみの回転を伝達する第１の一方向クラッチと、
該クランク軸と上記の第１のスプロケット又は第１のプ
ーリとの間に介装され該クランク軸側から該トルク合成
・伝達機構側へ該足踏みトルクの回転方向のみの回転を
伝達する第２の一方向クラッチと、から構成され、該足
踏みトルク検出装置が、上記の第１のチェン又は第１の
ベルトにおける該足踏みトルクに応じた張力変化を利用
して該足踏みトルクを検出するように構成されているこ
とを特徴としている。

【００２０】請求項３記載の本発明の電動自転車用駆動
ユニットは、請求項１記載の電動自転車用駆動ユニット
において、該遊星機構式減速機と該カウンタ軸との間
に、該遊星機構式減速機で減速された回転速度をさらに
減速するチェン−スプロケット式減速機構が設けられ、
該トルク合成・伝達機構が、該カウンタ軸と、該クラン
ク軸に軸支された第１のスプロケット又は第１のプーリ
と、該カウンタ軸に軸支され該カウンタ軸と一体回転す
る第２のスプロケット又は第２のプーリと、該第１のス
プロケット及び該第２のスプロケットに巻回された第１
のチェン又は該第１のプーリ及び該第２のプーリに巻回
された第１のベルトと、該カウンタ軸に軸支され該カウ
ンタ軸と一体回転する第３のスプロケット又は第３のプ
ーリと、該駆動トルク出力用回転部材に設けられた第４
のスプロケット又は第４のプーリと、該第３のスプロケ
ット及び該第４のスプロケットに巻回された第２のチェ
ン又は該第３のプーリ及び該第４のプーリに巻回された
第２のベルトと、該チェン−スプロケット式減速機構と
該カウンタ軸との間に介装され該チェン−スプロケット
式減速機構側から該カウンタ軸側へ該補助トルクの回転
方向のみの回転を伝達する第１の一方向クラッチと、該
クランク軸と上記の第１のスプロケット又は第１のプー
リとの間に介装され該クランク軸側から該トルク合成・
伝達機構側へ該足踏みトルクの回転方向のみの回転を伝
達する第２の一方向クラッチと、から構成され、該足踏
みトルク検出装置が、上記の第１のチェン又は第１のベ
ルトにおける該足踏みトルクに応じた張力変化を利用し
て該足踏みトルクを検出するように構成されていること
を特徴としている。

【００２１】請求項４記載の本発明の電動自転車用駆動
ユニットは、請求項２又は３記載の電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、該足踏みトルク検出装置が、上記の第
１のチェン又は第１のベルトの引張側に設置されて、基
端を枢支されることで先端が上記の第１のチェン又は第
１のベルトに対して離接する方向に揺動可能なアーム
と、該アームの先端部に枢支され、上記の第１のチェン
又は第１のベルトの引張側に圧接するアイドルチェンス
プロケット又はアイドルベルトプーリと、上記のアイド
ルチェンスプロケット又はアイドルベルトプーリを上記
のチェン又はベルトの引張側に付勢する付勢部材と、該
アームの揺動角度を検出するポテンションメータとから
構成され、該ポテンションメータで検出された該揺動角
度に基づいて足踏みトルク検出信号を出力することを特
徴としている。

【００２２】請求項５記載の本発明の電動自転車用駆動
ユニットは、請求項２又は３記載の電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、該足踏みトルク検出装置が、上記の第
１のチェン又は第１のベルトの引張側に設置されて、基
端を枢支されることで先端が上記の第１のチェン又は第
１のベルトに対して離接する方向に揺動可能な第１のア
ームと、該第１のアームの先端部に枢支され、上記の第
１のチェン又は第１のベルトの引張側に圧接する第１の
アイドルチェンスプロケット又は第１のアイドルベルト
プーリと、上記の第１のチェン又は第１のベルトの緩み
側に設置されて、基端を枢支されることで先端が上記の
第１のチェン又は第１のベルトに対して離接する方向に
揺動可能な第２のアームと、該第２のアームの先端部に
枢支され、上記の第１のチェン又は第１のベルトの緩み
側に圧接する第２のアイドルチェンスプロケット又は第
２のアイドルベルトプーリと、該第１のアーム及び該第
２のアームの各先端部間に介装され、上記の第１のアイ
ドルチェンスプロケット又は第１のアイドルベルトプー
リを上記のチェン又はベルトの引張側に付勢するととも
に、上記の第２のアイドルチェンスプロケット又は第２
のアイドルベルトプーリを上記のチェン又はベルトの緩
み側に付勢する付勢部材と、該第１のアームの揺動角度
を検出するポテンションメータとから構成され、該ポテ
ンションメータで検出された該揺動角度に基づいて足踏
みトルク検出信号を出力することを特徴としている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図５は本発明の第１
実施形態としての電動自転車用駆動ユニットの構成を示
す図であり、図１は本発明の第１実施形態としての電動
自転車用駆動ユニットの断面図、図２は図１のＡ−Ａ断
面で見た足踏みトルク検出装置の模式図、図３は図２の
Ｂ−Ｂ断面図、図４はその駆動ユニットをそなえた電動
自転車の模式図、図５は図４に示す電動自転車の動力伝
達系をその制御系とともに示すブロック図であり、図６
は本発明の第２実施形態としての電動自転車用駆動ユニ
ットの断面図であり、図７は本発明の第３実施形態とし
ての電動自転車用駆動ユニットの足踏みトルク検出装置
を示す図２と対応する模式図である。

【００２４】まず、本発明の第１実施形態としての電動
自転車用駆動ユニットについて説明する。最初に、本駆
動ユニットをそなえた電動自転車の構成について簡単に
説明すると、図４に示すように、電動自転車１６の車体
フレーム１８には、モータ３１が内蔵された駆動ユニッ
ト３０と、モータ３１の電源となるバッテリ７７と、運
転者のペダル１５の踏み込みトルクに応じた補助トルク
（踏み込みトルクに所定の比率を乗じたトルク）を発生
させるようモータ３１の駆動制御を行なう制御装置７８
とが取り付けられている。これにより、モータ３１にて
発生した補助トルクは運転者のペダル１５の踏み込みト
ルクと共に、駆動側スプロケット４からチェン５を介し
て後輪１７と一体回転する従動側スプロケット３に伝え
られ、後輪１７を回転させ、運転者の負担を軽減するよ
うになっている。なお、１９はバッテリ７７及び駆動ユ
ニット３０を覆い外観を美しくするための化粧カバーで
あり、図４においては各部の取り付け位置が分かるよう
その側面を除いて示している。

【００２５】このように構成された電動自転車の動力伝
達系及び制御系について説明すると、図５に示すよう
に、駆動ユニット３０は、運転者の人力による駆動トル
クを伝達し出力する人力トルク伝達系ＤＵ１と、モータ
３１による補助トルクを伝達し出力する補助トルク伝達
系ＤＵ２とをそなえている。人力トルク伝達系ＤＵ１で
は、運転者からペダルクランク（人力入力部）１５に加
えられた足踏みトルクによりペダルクランク軸３９が駆
動されると、こうして加えられる足踏みトルクは一方向
クラッチ５８を経由してチェン６１に伝達され足踏みト
ルク検出装置６０を作動させながら出力され、さらにド
ライブチェンスプロケット４を経てチェン５に伝達さ
れ、一方向クラッチ３を介して後輪１７に伝達され後輪
１７を回転駆動するようになっている。

【００２６】一方、補助トルク伝達系ＤＵ２では、足踏
みトルク検出装置６０からの検出信号に基づきコントロ
ーラ７８の制御によってモータ３１を作動させる。つま
り、この足踏みトルクが一定値以上になったとき、足踏
みトルク検出装置６０は検出した足踏みトルクを電気信
号に置き換えてコントローラ７８に送信する。コントロ
ーラ７８にはＣＰＵ（集中演算制御ユニット）７８ａ及
び出力回路７８ｂがそなえられ、ＣＰＵ７８ａは、足踏
みトルク検出装置６０より送信された足踏みトルク検出
信号に対応して補助率（補助トルク／足踏みトルク）を
演算し、さらに、この補助率と足踏みトルクとから補助
トルクを演算し、この演算した補助トルクにしたがって
出力回路７８ｂを介してバッテリ７７から供給される電
力を制御し、モータ３１を駆動する。このモータ３１の
回転はモータ３１に直結した減速機４０によって所要の
回転数まで減速され、必要な補助トルクとして、一方向
クラッチ５５を介して出力され、運転者の足踏みトルク
の補助を行なう。

【００２７】なお、モータ３１の電流を断って、足踏み
だけで走行する場合は、一方向クラッチ５５において回
転が断たれてモータ３１側が運転者の負荷にならないよ
うになっている。また、補助駆動中のパワーアシスト自
転車が一定速度以上になった場合には、車速検出センサ
８９からの信号によりＣＰＵ７８ａが出力回路７８ｂに
指示してバッテリ７７からモータ３１への電力供給を停
止し、パワーアシストにより過剰な速度とならないよう
になっている。

【００２８】本電動自転車用駆動ユニットは、このよう
な電動自転車の動力伝達系及び制御系にそなえられる
が、ここで本駆動ユニットの構成について詳細に説明す
る。図１に示すように、本駆動ユニット３０では、両端
にペダルクランク１５を固設されたペダルクランク軸３
９がケーシング３８の貫通孔３８Ａに内挿されており、
軸受３７，４９を介してケーシング３８に回転自在に軸
支されている。このケーシング３８は、モータケーシン
グ３８ａと、減速機構ケーシング３８ｃと、減速機構ケ
ーシング蓋３８ｄとから構成され、モータケーシング３
８ａと減速機構ケーシング３８ｃとの間は、中間壁３８
ｂにより仕切られている。

【００２９】モータ（電動機）３１は、モータケーシン
グ３８ａと中壁３８ｂとで囲まれた空間に配設されてい
る。モータ３１のステータ３２は、励磁用コイルを巻か
れてペダルクランク軸３９の同心円上に配置され、モー
タケーシング３８ａの内壁に固定されている。モータ３
１のロータ３４は、モータ出力軸３５に固設されてお
り、このロータ３４の内周には複数の永久磁石３３が等
分に配設されている。このロータ３４を一体回転するよ
うに軸支するモータ出力軸３５は、ペダルクランク軸３
９と同心に配置された中空軸であって、その中空内部を
ペダルクランク軸３９が貫通している。ペダルクランク
軸３９は軸受け３６，９０を介してモータケーシング３
８ａと中間壁３８ｂとに回転自在に軸支される。なお、
モータ３１の回転速度の制御は図示略のホール素子とパ
ワートランジスタとを用いた周波数制御により行なわ
れ、トルクの制御は電流制御により行なわれるようにな
っている。

【００３０】中間壁３８ｂと減速機構ケーシング３８ｃ
及び減速機構ケーシング蓋３８ｄとで囲まれたもう一つ
の空間内には、遊星機構式減速機４０，カウンタ軸５
４，歯車式減速機構４１，トルク合成機構５２及び合成
トルク伝達機構７４が配設されている。そして、カウン
タ軸５４，トルク合成機構５２，合成トルク伝達機構７
４からトルク合成・伝達機構が構成される。また、モー
タ主力軸３５の一部も、この空間内に延設されており、
この延設部分の外周は遊星機構式減速機４０の太陽ロー
ラ３５ａとして構成されている。

【００３１】遊星機構式減速機４０は、このようにモー
タ主力軸３５の一端部に形成された太陽ローラ３５ａ
と、遊星ローラ４２と、リングローラ４３とから構成さ
れている。リングローラ４３は、太陽ローラ３５ａと同
心になるように２個のピン４６で位置決めされて中間壁
３８ｂに固定されている。遊星ローラ４２は、このリン
グローラ４３と太陽ローラ３５ａとの間に複数配置さ
れ、いずれもリングローラ４３と内接し、太陽ローラ３
５ａとは外接するように等間隔に配置され、遊星ローラ
キャリア４５に固設された遊星ローラ軸４４に回転自在
に軸支されている。遊星ローラキャリア４５は、ペダル
クランク軸３９と同心で、軸受け９３を介してペダルク
ランク軸３９に回転自在に軸支され、その遊星ローラキ
ャリア４５の軸端部には、小歯車４５ａが形成されてい
る。

【００３２】一方、カウンタ軸５４は、ペダルククラン
ク軸３９とは平行に配設され、両端部を軸受け９４，９
６を介して減速機ケーシング３８ｃと減速機ケーシング
蓋３８ｄとに回転自在に軸支されている。そして、この
カウンタ軸５４には、軸受９５と第１の一方向クラッチ
５５とを介して、大歯車５３が軸支されている。歯車式
減速機構４１は、これらの小歯車４５ａと大歯車５３と
から構成されている。小歯車４５ａと大歯車５３とは噛
合しており、遊星機構式減速機４０から小歯車４５ａに
入力された回転は、小歯車４５ａと大歯車５３との間で
さらに減速されてカウンタ軸５４に入力されるようにな
っている。このとき、大歯車５３とカウンタ軸５４の間
には第１の一方向クラッチ５５が介装されているので、
モータ３１側からの回転はカウンタ軸５４に伝達される
が、カウンタ軸５４からの回転はモータ３１側へは伝達
されないようになっている。

【００３３】この歯車式減速機構４１と隣接して、第２
のチェンスプロケット５４ａと、第１のチェンスプロケ
ット５６と、第１のチェン６１とから構成されるトルク
合成機構５２が配設されている。第２のチェンスプロケ
ット５４ａはカウンタ軸５４に固定され、第１のチェン
スプロケット５６は、軸受９１，９２と第２の一方向ク
ラッチ５８とを介してペダルクランク軸３９に軸支され
ている。第１のチェン６１は、これらの第２のチェンス
プロケット５４ａと第１のチェンスプロケット５６とに
巻回され、ペダルクランク軸３９の回転をカウンタ軸５
４に伝達するようになっている。

【００３４】ここで、第１のチェンスプロケット５６は
第２のチェンスプロケット５４ａより大径であるため、
第１のチェンスプロケット５６の回転は、増速されて第
２のチェンスプロケット５４ａに伝達されるようになっ
ている。また、第２の一方向クラッチ５８により、ペダ
ルクランク軸３９の正回転（ペダルを踏んで自転車が進
むときの回転）はカウンタ軸５４に伝達されるが、ペダ
ルクランク軸３９の逆回転はカウンタ軸５４へは伝達さ
れないようになっている。

【００３５】さらに、トルク合成機構５２と隣接して、
第３のチェンスプロケット５４ｂと、第４のチェンスプ
ロケット５７と、第２のチェン６２とから構成される合
成トルク伝達機構７４が配設されている。第３のチェン
スプロケット５４ｂはカウンタ軸５４に固定され、第４
のチェンスプロケット５７は、軸受４７，４８を介して
第１のチェンスプロケット５６及びペダルクランク軸３
９に回転自在に軸支されている。また、第４のチェンス
プロケット５７は軸受４９を介して減速機ケーシング蓋
３８ｄにも回転自在に軸支されている。第２のチェン６
２は、これらの第３のチェンスプロケット５４ｂと第４
のチェンスプロケット５７とに巻回されている。

【００３６】また、第４のチェンスプロケット５７に
は、ケーシング外部に配されたドライブチェンスプロケ
ット（駆動トルク出力用回転部材）４が、ペダルクラン
ク軸３９と同心に固設されている。従って、カウンタ軸
５４の回転は、第３のチェンスプロケット５４ｂから第
２のチェン６２を介して第４のチェンスプロケット５７
に伝達され、さらにドライブチェンスプロケット４より
チェン５を経由して後輪１７（図４参照）へ伝達される
ようになっている。このとき、第４のチェンスプロケッ
ト５７は第３のチェンスプロケット５４ｂより大径であ
るため、カウンタ軸５４の回転は減速されてドライブチ
ェンスプロケット４に伝達されるようになっている。

【００３７】トルク合成機構５２には、足踏みトルク検
出装置６０が設けられており、この足踏みトルク検出装
置６０により、第１のチェン６１の張力をもとに足踏み
トルクを検出し、その検出信号がコントローラ７８（図
５参照）に入力され、コントローラ７８は、足踏みトル
ク検出装置６０で検出された足踏みトルクと、車速検出
センサ８９で検出された速度とに基づいてモータ３１の
回転と出力とを制御するようになっている。なお、車速
検出センサ８９は、減速機ケーシング３８ｃに設置さ
れ、単位時間中に車速検出センサ８９の前を通過する大
歯車５３の歯数をカウントして回転速度（自転車の速度
に比例する）を検出し、検出信号をコントローラ７８に
送信するようになっている。

【００３８】ここで足踏みトルク検出装置について説明
すると、図２，図３に示すように、この足踏みトルク検
出装置６０は、トルク合成機構５２の第１のチェン６１
の引張側に配設されたアーム６４をそなえている。この
アーム６４は、その一端部をアーム軸６７に結合されて
いる。アーム軸６７は、減速機ケーシング蓋３８ｄに設
けられた貫通孔３８Ｂに回転自在に軸支されており、ア
ーム６４は、アーム軸６７を回転軸としてその他端側が
第１のチェン６１に対して離接するような方向に揺動可
能になっている。

【００３９】このアーム６４の他端部には固定軸６５が
固設されており、この固定軸６５にアイドルチェンスプ
ロケット６３が回転自在に軸支されている。このアイド
ルチェンスプロケット６３は、第１のチェン６１の引張
側であって、第２のチェンスプロケット５４ａ，第１の
チェンスプロケット５６からは外れた部分に圧接するよ
うに配設されている。さらに、この固定軸６５の軸端部
には、引張りバネ（付勢部材）６６を掛けるためのバネ
掛け部６５ａが設けられている。

【００４０】引張りバネ６６は、固定軸６５の軸端部に
設けられたバネ掛け部６５ａと、第１のチェン６１の内
側で減速機ケーシング蓋３８ｄに設置されたバネ掛け３
８ｅとの間に張架される。したがって、アイドルチェン
スプロケット６３は、この引張りバネ６６により、第１
のチェン６１の引張側に圧接するように付勢されてい
る。

【００４１】一方、アーム軸６７のケーシング３８外側
に突出した軸端部には、レバー６８がアーム軸６７と一
体回転するように固定されており、アーム６４の回転と
連動して回転するようになっている。また、減速機ケー
シング蓋３８ｄには、ポテンションメータ６９が設置さ
れており、レバー６８の先端部６８ａのポテンションメ
ータ６９からの変位量により、レバー６８の回転角度を
検出するようになっている。

【００４２】本発明の第１実施形態としての電動自転車
用駆動ユニットは、上述のように構成されているので、
運転者がペダルクランク１５に取り付けられた図示略の
ペダルを踏み込むことにより発生する足踏みトルクは、
ペダルクランク１５を介してペダルクランク軸３９に入
力され、ペダルクランク軸３９を正方向に回転させる。

【００４３】ペダルクランク軸３９が正方向に回転する
場合には、トルク合成機構５２の第１のチェンスプロケ
ット５６は、第２の一方向クラッチ５８によりペダルク
ランク軸３９に連結され一体に回転する。従って、ペダ
ルクランク軸３９の足踏みトルクによる回転は、トルク
合成機構５２を経由してカウンタ軸５４に伝達される
が、このとき、第１のチェンスプロケット５６と、第２
のチェンスプロケット５４ａとのピッチ径の差により増
速されて伝達される。

【００４４】このトルク合成機構５２のトルク伝達時に
は、足踏みトルク検出装置６０が、足踏みトルクによる
回転にともなう第１のチェン６１の張力を検出して、こ
の検出信号がコントローラ７８（図５参照）に入力され
る。このコントローラ７８は、この足踏みトルク検出装
置６０で検出された足踏みトルクと、車速検出センサ８
９が検出した速度とに基づいて、バッテリ７７（図５参
照）からモータ３１へ供給される電流を制御することに
より、モータ３１の出力を制御する。

【００４５】モータ３１が出力した補助トルクは、モー
タ出力軸３５より遊星機構式減速機４０へ入力される。
つまり、モータ出力軸３５の一端部に太陽ローラ３５ａ
が設けられているので、モータ出力軸３５の回転が太陽
ローラ３５ａから遊星ローラ４２へ入力される。リング
ローラ４３は固定されているので、遊星ローラ４２が太
陽ローラ３５ａの周りを公転する。従って、遊星ローラ
４２が取り付けられた遊星ローラキャリア４５もモータ
出力軸３５（太陽ローラ３５ａ）と同方向に、ただし速
度を減速されて回転し、軸端部に形成された小歯車４５
ａより歯車式減速機構４１へ減速された回転が伝達され
る。

【００４６】遊星機構式減速機４０から歯車式減速機構
４１へ伝達された回転は、小歯車４５ａと大歯車５３と
のピッチ径の差によりさらに減速され、第１の一方向ク
ラッチ５５により大歯車５３と連結されたカウンタ軸５
４を一体回転させる。なお、この時の大歯車５３の回転
速度は、車速検出センサ８９により検出されコントロー
ラ７８（図５参照）に入力される。

【００４７】カウンタ軸５４には、このようにトルク合
成機構５２から伝達された足踏みトルクと、歯車式減速
機構４１から伝達された補助トルクとの双方が入力さ
れ、これらのトルクは合成されて合成トルク伝達機構７
４へ入力される。合成トルク伝達機構７４は、入力され
た足踏みトルクと補助トルクとによる回転を、第３のチ
ェンスプロケット５４ｂから第４のチェンスプロケット
５７へ、第２のチェン６２を経由して伝達するが、この
とき、第３のチェンスプロケット５４ｂと第４のチェン
スプロケット５７とのピッチ径の差により回転は減速さ
れる。第４のチェンスプロケット５７に伝達された足踏
みトルクと補助トルクとによる回転は、第４のチェンス
プロケット５７と一体のドライブチェンスプロケット４
からチェン５を経由して後輪１７（図４参照）へ伝達さ
れる。

【００４８】なお、ペダルクランク軸３９が逆回転した
場合は、第２の一方向クラッチ５８がフリーになり、ペ
ダルクランク軸３９と第１のチェンスプロケット５６と
の連動が断たれるため、カウンタ軸５４へ逆回転が伝達
されることはない。また、モータ３１を停止して足踏み
だけで走行する場合は、第１の一方向クラッチ５５が働
かず、カウンタ軸５４と大歯車５３との連動が断たれる
ため、モータ３１が足踏み走行の負荷となることはな
い。

【００４９】このように本電動自転車用駆動ユニットに
よれば、モータ３１及び遊星機構式減速機４０がペダル
クランク軸３９と同心に配設され、また、歯車式減速機
構４１、トルク合成機構５２及び合成トルク伝達機構７
４といったトルク伝達機構もペダルクランク軸３９周り
にまとまって配設されるため、駆動ユニット３０の幅方
向にも長さ方向にも突出する部分がなく、コンパクトで
すっきりした外観が確保されるため、車体に搭載する際
のデザインの自由度を拡大することができ、同時に、コ
ンパクト化による軽量化も図られる。

【００５０】さらに、ペダルクランク軸３９と同心に重
量物であるモータ３１及び遊星機構式減速機４０が配設
されるため、重心がペダルクランク軸３９に近づき、軽
量化との相乗効果により、電動機によるアシストのない
普通の自転車の運転感覚に近づけることができる。ま
た、モータ３１及び遊星機構式減速機４０を直結してペ
ダルクランク軸３９と同心に配設したことにより、モー
タ３１から、ペダルクランク軸３９に軸支されたドライ
ブチェンスプロケット４へのトルク伝達に要する部材が
大幅に減少し、かつ複雑なトルク伝達機構も要しないた
め、コストの低減ができる。

【００５１】加えて、高速で回転するモータ３１のモー
タ出力軸３５に、遊星機構式減速機４０を同心に直結し
て減速しているため、振動や騒音を抑えることができ
る。ここで、足踏みトルク検出装置６０の動作について
説明する。ペダルクランク軸３９に足踏みトルクが入力
されなければ、第１のチェン６１の引張側に引張力が発
生しないので、図２中に鎖線で示すように、引張りバネ
６６の付勢力によりアイドルチェンスプロケット６３は
第１のチェン６１の引張側に強く進入しているが、ペダ
ルクランク軸３９に足踏みトルクが入力されると、第１
のチェン６１の引張側にはこの入力された足踏みトルク
に応じた張力が発生し、この張力と引張りバネ６６の付
勢力とが釣り合う位置（図２中に実線で示す）まで、ア
イドルチェンスプロケット６３は第１のチェン６１の外
側（図２中、右方向）へ押し戻される。

【００５２】アイドルチェンスプロケット６３が第１の
チェン６１により押し戻されることにより、アーム６４
が回転し、アーム６４と連動してレバー６８も回転す
る。ポテンションメータ６９は、このレバー６８の回転
角度を、レバー６８の先端部６８ａのポテンションメー
タ６９からの変位量により検出し、検出信号がコントロ
ーラ７８（図５参照）に入力される。コントローラ７８
は、ポテンションメータ６９により検出されたレバー６
８の回転角度により足踏みトルクを算定し、モータ３１
の出力制御の関数とする。

【００５３】このようにしてトルク伝達時に発生する第
１のチェン６１の引張側の張力を利用して足踏みトルク
を検出するため、足踏みトルク検出用の特別な機構を必
要とせず、簡単に足踏みトルク検出装置６０を構成する
ことができ、軽量化及びコスト低減が可能となる利点が
ある。また、この足踏みトルク検出装置６０は、ポテン
ションメータ６９によりレバー６８の回転角度を検出
し、足踏みトルクを算定する方法を取っているため、荷
重センサによってモーメントを検出する方法に比べて外
乱に強く、電圧増幅やノイズ遮断のための要素部品を要
しないので、コストを低減することができる。

【００５４】さらに、足踏みトルク検出装置６０で検出
するトルクには、補助トルクの成分が含まれていないた
め、足踏みトルクを算出するためにコントローラ７８
（図５参照）で修正演算をすることを要せず、高い検出
精度を得ることができる。次に、本発明の第２実施形態
としての電動自転車用駆動ユニットについて説明する。

【００５５】図６に示すように、本実施形態の電動自転
車用駆動ユニットは、チェン−スプロケット式減速機構
９９を除いて第１実施形態と同構成である。本実施形態
のチェン−スプロケット式減速機構９９は、小径チェン
スプロケット７２ａと、大径チェンスプロケット７３
と、チェン７９とから構成されている。小径チェンスプ
ロケット７２ａは、ペダルクランク軸３９と同心に遊星
機構式減速機４０の遊星ローラキャリア７２の軸端部に
固設され、大径チェンスプロケット７３は、軸受け９５
と第１の一方向クラッチ５５とを介してカウンタ軸５４
に軸支される。チェン７９は、これら小径チェンスプロ
ケット７２ａと、大径チェンスプロケット７３とに巻回
されている。

【００５６】また、大径チェンスプロケット７３と近接
して、車速検出センサ８９が減速機ケーシング３８ｃに
固設されており、単位時間中に車速検出センサ８９の前
を通過する大径チェンスプロケット７３の歯数をカウン
トして回転速度（自転車の速度に比例する）を検出する
ようになっている。本発明の第２実施形態としての電動
自転車用駆動ユニットは上述のように構成されているの
で、遊星機構式減速機４０からチェン−スプロケット式
減速機構９９へ伝達された補助トルクによる回転は、小
径チェンスプロケット７２ａから大径チェンスプロケッ
ト７３へチェン７９を経由して伝達され、第１の一方向
クラッチ５５により大径チェンスプロケット７３と連結
されたカウンタ軸５４を一体回転させる。このとき、小
径チェンスプロケット７２ａと大径チェンスプロケット
７３とのピッチ径の差により補助トルクによる回転は減
速されてカウンタ軸５４へ伝達される。そして、この大
径チェンスプロケット７３の回転速度は、車速検出セン
サ８９により検出される。

【００５７】このように本実施形態の電動自転車用駆動
ユニットによれば、第１実施形態と同様の効果が得られ
ると同時に、チェン−スプロケット式減速機構９９が、
小径チェンスプロケット７２ａと、大径チェンスプロケ
ット７３と、チェン７９とで構成されるため、ペダルク
ランク軸３９とカウンタ軸５４との軸間距離の設定、及
び小径チェンスプロケット７２ａと大径チェンスプロケ
ット７３との間のピッチ径の比（減速比）の設定の自由
度が高く、設計が容易になる利点がある。

【００５８】次に、本発明の第３実施形態としての電動
自転車用駆動ユニットについて説明する。本実施形態で
は、足踏みトルク検出装置が第１，２実施形態と異なっ
ており、他の部分は第１実施形態又は第２実施形態と同
様に構成されている。つまり、図７に示すように、本実
施形態の足踏みトルク検出装置８０は、トルク合成機構
５２の第１のチェン６１の引張側に配設された第１のア
ーム６４と第１のチェン６１の緩み側に配設された第２
のアーム６４Ｄとをそなえている。第１のアーム６４
は、第１実施形態と同様に、一端部を第１のアーム軸６
７に結合されている。なお、第１のアーム軸６７は、減
速機ケーシング蓋３８ｄに設けられた貫通孔３８Ｂに回
転自在に軸支されており、第１のアーム６４は、第１の
アーム軸６７を回転軸としてその他端側が第１のチェン
６１に対して離接するような方向に揺動可能になってい
る。

【００５９】第１のアーム６４の他端部には固定軸６５
が固設されており、この固定軸６５に第１のアイドルチ
ェンスプロケット６３が回転自在に軸支されている。こ
の第１のアイドルチェンスプロケット６３は、第１のチ
ェン６１の引張側であって、第２のチェンスプロケット
５４ａ，第１のチェンスプロケット５６からは外れた部
分に圧接するように配設されている。この固定軸６５の
軸端部には、引張りバネ（付勢部材）８１を掛けるため
のバネ掛け部６５ａが設けられている。

【００６０】また、第１のチェン６１の緩み側には、減
速機ケーシング蓋３８ｄに固設された第２のアーム軸６
７Ｄに、第２のアーム６４Ｄがその一方の軸端部を固設
されている。第２のアーム６４Ｄは、第２のアーム軸６
７Ｄを回転軸として第１のチェン６１に離接して揺動す
るようになっている。第２のアーム６４Ｄの他方の軸端
部には固定軸６５Ｄが固設されており、この固定軸６５
Ｄに第２のアイドルチェンスプロケット６３Ｄが回転自
在に軸支されている。この第２のアイドルチェンスプロ
ケット６３Ｄは、第１のチェン６１の緩み側であって、
第２のチェンスプロケット５４ａ，第１のチェンスプロ
ケット５６からは外れた部分に接するように配設され
る。また、第２のアーム６４Ｄには、引張りバネ８１を
掛けるためのバネ掛け部６４Ｅが設けられている。

【００６１】引張りバネ８１は、第１のアーム６４の固
定軸６５の軸端部に設けられたバネ掛け部６５ａと、第
２のアーム６４Ｄに設けられたバネ掛け部６４Ｅとの間
に張架される。第１のアイドルチェンスプロケット６３
は、この引張りバネ８１により、第１のチェン６１の引
張側に付勢され、第２のアイドルチェンスプロケット６
３Ｄは、第１のチェン６１の緩み側に付勢されるように
なっている。

【００６２】一方、第１のアーム軸６７のケーシング３
８外側に突出した軸端部には、レバー６８が固設されて
おり、第１のアーム６４の回転と連動して回転するよう
になっている。また、減速機ケーシング蓋３８ｄには、
ポテンションメータ６９が固設されており、レバー６８
の先端部６８ａのポテンションメータ６９からの変位量
により、レバー６８の回転角度を検出するようになって
いる。

【００６３】本発明の第３実施形態としての電動自転車
用駆動ユニットは上述のように構成されているので、足
踏みトルク検出装置８０では、第１のチェン６１は、引
張りバネ６１の付勢力により、第１のアイドルチェンス
プロケット６３と第２のアイドルチェンスプロケット６
３Ｄとにより挟みつけられる。そして、ペダルクランク
軸３９より足踏みトルクが入力されると、第１のチェン
６１の引張側には入力された足踏みトルクに応じた張力
が発生し、この張力と引張りバネ８１の付勢力とが釣り
合う位置まで、第１のアイドルチェンスプロケット６３
は第１のチェン６１の外側方向へ押し戻される。

【００６４】ペダルクランク軸３９より入力される足踏
みトルクが大きくなるに従い、第１のチェン６１の引張
側に生じる張力も大きくなり、この張力に抗して引張り
バネ８１の付勢力も大きくなる。従って、足踏みトルク
が大きくなると、第２のアイドルチェンスプロケット６
３Ｄは、引張りバネ８１に引っ張られ、第１のチェン６
１を内側方向へ押圧する。

【００６５】一方、第１のアイドルチェンスプロケット
６３が第１のチェン６１に押動されることにより、第１
のアーム６４が回転し、第１のアーム６４と連動してレ
バー６８も回転する。ポテンションメータ６９は、この
レバー６８の回転角度を、レバー６８の先端部６８ａの
ポテンションメータ６９からの変位量により検出し、コ
ントローラ７８（図５参照）に入力する。コントローラ
７８は、ポテンションメータ６９により検出されたレバ
ー６８の回転角度により足踏みトルクを算定し、モータ
３１の出力制御の関数とする。

【００６６】このように本実施形態の電動自転車用駆動
ユニットにおける足踏みトルク検出装置８０よれば、第
１実施形態における電動自転車用駆動ユニットの足踏み
トルク検出装置６０と同様の効果が得られる。さらに、
本足踏みトルク検出装置８０では、トルク伝達時には第
１のチェン６１の緩み側は弛緩するが、引張りバネ８１
の付勢力により、第２のアイドルチェンスプロケット６
３Ｄが第１のチェン６１の緩み側を内側方向に押圧する
ため、弛緩が解消され、第１のチェン６１と第２のチェ
ンスプロケット５４ａ及び第１のチェンスプロケット５
６との巻回を確実にすることができる。従って、第２の
チェンスプロケット５４ａと、第１のチェンスプロケッ
ト５６とをいかなる位置関係に配置にしても、第１のチ
ェン６１が弛緩により外れる心配はない。

【００６７】なお、電動機としては、上述の各実施形態
のようにロータ３４がステータ３２の外側に配置される
アウターロータタイプの他に、ロータがステータの内側
で回転するインナーロータタイプでも可能である。駆動
トルク出力用回転部材としては、上述の各実施形態のよ
うにドライブチェンスプロケット４の他に、プーリでも
可能であり、その場合は、チェン５の代わりにベルトを
用いる。

【００６８】遊星機構式減速機としては、上述の各実施
形態の太陽ローラ３５と遊星ローラ４２とリングローラ
４３とを用いた遊星ローラ式減速機の他に、太陽歯車と
遊星歯車とリング歯車とを用いた遊星歯車式減速機でも
可能である。減速機構としては、第１実施形態の大歯車
５３と小歯車４５ａとからなる歯車式減速機構や、第２
実施形態の小径チェンスプロケット７２ａと大径チェン
スプロケット７３とチェン７９とからなるチェン−スプ
ロケット式減速機構の他に、プーリとベルトとからなる
ベルト−プーリ式減速機構でも可能である。

【００６９】足踏みトルク伝達機構としては、上述の各
実施形態の第２のチェンスプロケット５４ａと第１のチ
ェンスプロケット５６と第１のチェン６１との組み合わ
せの他に、プーリとベルトとの組み合わせでも可能であ
る。合成トルク伝達機構としては、上述の各実施形態の
第３のチェンスプロケット５４ｂと第４のチェンスプロ
ケット５７と第２のチェン６２との組み合わせの他に、
プーリとベルトとの組み合わせでも可能である。

【００７０】足踏みトルク検出装置としては、第１，３
実施形態のアイドルチェンスプロケット６３，６３Ｄの
他に、アイドルベルトプーリも利用可能であり、付勢部
材としては引張りバネ６６，８１の他に、ゴムでも可能
である。また、第１，３実施形態のように、ポテンショ
ンメータ６９をケーシング３８外部に配設してレバー６
８の回転角度を検出する方法の他に、ポテンションメー
タをケーシング内に配設して直接アームの回転角度を検
出することも可能である。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３記載
の本発明の電動自転車用駆動ユニットによれば、電動機
及び遊星機構式減速機がペダルクランク軸と同心に配設
され、また、トルク合成・伝達機構もペダルクランク軸
周りに配設されたチェン−スプロケット式動力伝達機構
又はベルト−プーリ式動力伝達機構により構成されてい
る。従って、駆動ユニットの幅方向にも長さ方向にも突
出する部分がなく、コンパクトですっきりした外観が確
保されるため、車体に搭載する際のデザインの自由度を
拡大することができ、同時に、コンパクト化による軽量
化も図ることができる。

【００７２】また、ペダルクランク軸と同心に重量物で
ある電動機及び遊星機構式減速機が配設されるため、重
心がペダルクランク軸に近づき、軽量化との相乗効果に
より、電動機によるアシストのない普通の自転車の運転
感覚に近づけることができる。さらに、請求項２，３記
載の本発明の電動自転車用駆動ユニットによれば、遊星
機構式減速機で減速された回転速度をさらに減速する減
速機構がそなえられているため、遊星機構式減速機にお
ける減速比を小さくすることができ、遊星機構式減速機
にかかる負担を軽減することができる。また、減速機構
とカウンタ軸との間には、第１の一方向クラッチがそな
えられているので、電動機のアシストなしで走行する場
合に電動機が足踏み走行の負荷になることを防止するこ
とができる。

【００７３】さらに、請求項３記載の本発明の電動自転
車用駆動ユニットによれば、遊星機構式減速機で減速さ
れた回転速度をさらに減速する減速機構が、チェン−ス
プロケット式減速機構となっているため、ペダルクラン
ク軸とカウンタ軸との軸間距離の設定、減速比の設定の
自由度が高く、設計が容易である。請求項４記載の本発
明の電動自転車用駆動ユニットによれば、請求項２又は
３記載の電動自転車用駆動ユニットと同様の効果が得ら
れるうえに、足踏みトルク検出装置が、トルク合成機構
において第１のチェン又は第１のベルトによるトルク伝
達を行なう際に発生する第１のチェン又は第１のベルト
の引張側の張力を利用して足踏みトルクを検出するた
め、足踏みトルク検出用の特別な機構を必要とせず、簡
単に足踏みトルク検出装置を構成することができ、軽量
化及びコスト低減が可能である。

【００７４】また、この足踏みトルク検出装置に用いる
ポテンションメータは外乱に強く、電圧増幅やノイズ遮
断のための要素部品を要しないので、コストを低減する
ことができる。請求項５記載の本発明の電動自転車用駆
動ユニットによれば、請求項４記載の電動自転車用駆動
ユニットと同様の効果が得られるうえに、付勢部材の付
勢力により、第２のアイドルチェンスプロケット又は第
２のアイドルベルトプーリが第１のチェン又は第１のベ
ルトの緩み側を内側方向に押圧するため、トルク伝達時
には第１のチェン又は第１のベルトの緩み側の弛緩を解
消することができ、第１のチェン又は第１のベルトと第
１，第２のスプロケット又は第１，第２のプーリとの巻
回を確実にすることができる。従って、第１，第２のス
プロケット又は第１，第２のプーリをいかなる位置関係
に配置にしても、第１のチェン又は第１のベルトが弛緩
により外れる心配はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての電動自転車用駆
動ユニットの断面図である。

【図２】本発明の第１実施形態としての電動自転車用駆
動ユニットの足踏みトルク検出装置の構成を示す、図１
のＡ−Ａ断面から見た模式図である。

【図３】本発明の第１実施形態としての電動自転車用駆
動ユニットの足踏みトルク検出装置の構成を示す、図２
のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明の第１実施形態としての電動自転車用駆
動ユニットを適用した電動自転車の構成を示す模式図で
ある。

【図５】図４の電動自転車の動力伝達及び制御系統を示
す機能ブロック図である。

【図６】本発明の第２実施形態としての電動自転車用駆
動ユニットの断面図である。

【図７】本発明の第３実施形態としての電動自転車用駆
動ユニットの足踏みトルク検出装置の構成を示す、図１
又は図６のＡ−Ａ断面から見た模式図である。

【図８】従来の電動自転車の動力伝達部の構成を示す模
式図である。

【図９】従来の電動自転車の動力伝達部の構成を示す、
図８を上から見た模式図である。

【図１０】従来の電動自転車用駆動ユニット（第１従来
技術）の側面図である。

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。

【図１２】従来の電動自転車用駆動ユニット（第２従来
技術）の縦段面図である。

【符号の説明】

４ ドライブチェンスプロケット（駆動トルク出力用回
転部材） ３０，７０ 駆動ユニット ３１ モータ（電動機） ３５ａ 太陽ローラ ３８ ケーシング ３９ ペダルクランク軸 ４０ 遊星機構式減速機 ４１，９９ 減速機能付き補助トルク伝達機構 ４２ 遊星ローラ ４３ リングローラ ４５ 遊星ローラキャリア軸 ４５ａ 小歯車 ５２ トルク合成・伝達機構を構成するトルク合成機構 ５３ 大歯車 ５４ トルク合成・伝達機構を構成するカウンタ軸 ５４ａ 第２のチェンスプロケット ５４ｂ 第３のチェンスプロケット ５５ 第１の一方向クラッチ ５６ 第１のチェンスプロケット ５７ 第４のチェンスプロケット ５８ 第２の一方向クラッチ ６０，８０ 足踏みトルク検出装置 ６１ 第１のチェン ６２ 第２のチェン ６３ 第１のアイドルチェンスプロケット ６３Ｄ 第２のアイドルチェンスプロケット ６４ アーム ６６，８１ 引張りバネ（付勢部材） ６８ レバー ６９ ポテンションメータ ７２ａ 小径チェンスプロケット ７３ 大径チェンスプロケット ７４ トルク合成・伝達機構を構成する合成トルク伝達
機構 ７９ チェン

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】しかしながら、このような構成では、自転
車の幅と比べて電動モータ４０６のはみ出し幅が大きく
なるため左右のバランスが悪くなり、さらに電動モータ
４０６が後輪寄りに配置されるため、後輪の重量配分が
過大となり前輪が軽くなりすぎ、自転車の操縦が不安定
になりがちであった。そこで、電動モータ、さらには減
速機等の重量物をクランク軸近傍に配置してクランク軸
と一体の駆動ユニットを構成することにより、重心をク
ランク軸の近傍に置き、自転車の操縦の安定性を図っ
た、駆動ユニット一体型の電動自転車が開発されてい
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】このような駆動ユニット一体型の電動自転
車にそなえられた駆動ユニットとしては、特開平７−４
０８７８号公報（駆動ユニット一体型のものの第１従来
技術）に提案されたものがあり、図１０はかかる第１従
来技術における駆動ユニットの側面図（一部断面図），
図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。図１１に示
すように、この第１従来技術にかかる駆動ユニット１０
９では、そのケーシング１２３は、ペダルクランク軸１
１３を回転自在に支持しており、そのモータ１１２は、
このケーシング１２３の一端部にその軸線方向がペダル
クランク軸１１３と直交するように固定されている。さ
らに、ペダルクランク軸１１３とモータ１１２の回転軸
１１２ａとの間に遊星歯車式減速機１２４および遊星ロ
ーラ式減速機１２５等が介装されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】この第１従来技術の他にも、特開平８−２
９５２８４号公報（駆動ユニット一体型のものの第２従
来技術）に提案されたものもあり、図１２は、かかる第
２従来技術における駆動ユニットの断面図である。図１
２に示すように、第２従来技術にかかる駆動ユニット２
０３では、そのケーシング２４５は、ペダルクランク軸
２３３を回転自在に支持しており、また、そのモータ２
５５は、その軸線方向がペダルクランク軸２３３と平行
になるようにケーシング２４５内に配設されている。そ
して、ペダルクランク軸２３３とモータ２５５の回転軸
２５５ａとの間に遊星減速機構２６０，減速ギヤ列２８
２，トルク伝達機構３０１，３０２，３０３等が介装さ
れている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】請求項４記載の本発明の電動自転車用駆動
ユニットは、請求項２又は３記載の電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、該足踏みトルク検出装置が、上記の第
１のチェン又は第１のベルトの引張側に設置されて、基
端を枢支されることで先端が上記の第１のチェン又は第
１のベルトに対して離接する方向に回転可能なアーム
と、該アームの先端部に枢支され、上記の第１のチェン
又は第１のベルトの引張側に圧接するアイドルチェンス
プロケット又はアイドルベルトプーリと、上記のアイド
ルチェンスプロケット又はアイドルベルトプーリを上記
のチェン又はベルトの引張側に付勢する付勢部材と、該
アームの回転角度を検出するポテンションメータとから
構成され、該ポテンションメータで検出された該回転角
度に基づいて足踏みトルク検出信号を出力することを特
徴としている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】請求項５記載の本発明の電動自転車用駆動
ユニットは、請求項２又は３記載の電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、該足踏みトルク検出装置が、上記の第
１のチェン又は第１のベルトの引張側に設置されて、基
端を枢支されることで先端が上記の第１のチェン又は第
１のベルトに対して離接する方向に回転可能な第１のア
ームと、該第１のアームの先端部に枢支され、上記の第
１のチェン又は第１のベルトの引張側に圧接する第１の
アイドルチェンスプロケット又は第１のアイドルベルト
プーリと、上記の第１のチェン又は第１のベルトの緩み
側に設置されて、基端を枢支されることで先端が上記の
第１のチェン又は第１のベルトに対して離接する方向に
回転可能な第２のアームと、該第２のアームの先端部に
枢支され、上記の第１のチェン又は第１のベルトの緩み
側に圧接する第２のアイドルチェンスプロケット又は第
２のアイドルベルトプーリと、該第１のアーム及び該第
２のアームの各先端部間に介装され、上記の第１のアイ
ドルチェンスプロケット又は第１のアイドルベルトプー
リを上記のチェン又はベルトの引張側に付勢するととも
に、上記の第２のアイドルチェンスプロケット又は第２
のアイドルベルトプーリを上記のチェン又はベルトの緩
み側に付勢する付勢部材と、該第１のアームの回転可度
を検出するポテンションメータとから構成され、該ポテ
ンションメータで検出された該回転角度に基づいて足踏
みトルク検出信号を出力することを特徴としている。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】まず、本発明の第１実施形態としての電動
自転車用駆動ユニットについて説明する。最初に、本駆
動ユニットをそなえた電動自転車の構成について簡単に
説明すると、図４に示すように、電動自転車１６の車体
フレーム１８には、モータ（電動機）３１が内蔵された
駆動ユニット３０と、モータ３１の電源となるバッテリ
７７と、運転者のペダル１５Ａの踏み込みによりペダル
クランク１５に加わる踏み込みトルクに応じた補助トル
ク（踏み込みトルクに所定の比率を乗じたトルク）を発
生させるようモータ３１の駆動制御を行なう制御装置７
８とが取り付けられている。これにより、モータ３１に
て発生した補助トルクは運転者からペダルクランク１５
への踏み込みトルクと共に、ドライブチェンスプロケッ
ト４からチェン５を介して一方向クラッチを設けた従動
側スプロケット３に伝えられ、後輪１７を回転させ、運
転者の負担を軽減するようになっている。なお、１９は
バッテリ７７及び駆動ユニット３０を覆い外観を美しく
するための化粧カバーであり、図４においては各部の取
り付け位置が分かるようその側面を除いて示している。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】このように構成された電動自転車の動力伝
達系及び制御系について説明すると、図５に示すよう
に、駆動ユニット３０は、運転者の人力による駆動トル
クを伝達し出力する人力トルク伝達系ＤＵ１と、モータ
３１による補助トルクを伝達し出力する補助トルク伝達
系ＤＵ２とをそなえている。人力トルク伝達系ＤＵ１で
は、運転者からペダルクランク１５に加えられた足踏み
トルクによりペダルクランク軸（クランク軸）３９が駆
動されると、こうして加えられる足踏みトルクは一方向
クラッチ５８を経由してチェン６１に伝達され足踏みト
ルク検出装置６０を作動させながら出力され、さらにド
ライブチェンスプロケット４を経てチェン５に伝達さ
れ、一方向クラッチ３を介して後輪１７に伝達され後輪
１７を回転駆動するようになっている。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】なお、モータ３１の電流を断って、足踏み
だけで走行する場合は、一方向クラッチ５５において回
転が断たれてモータ３１側が運転者の負荷にならないよ
うになっている。また、補助駆動中の電動自転車１６が
一定速度以上になった場合には、車速検出センサ８９か
らの信号によりＣＰＵ７８ａが出力回路７８ｂに指示し
てバッテリ７７からモータ３１への電力供給を停止する
ようになっている。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】本電動自転車用駆動ユニットは、このよう
な電動自転車１６にそなえられるが、ここで本駆動ユニ
ットの構成について詳細に説明する。図１に示すよう
に、本駆動ユニット３０では、両端にペダルクランク１
５を固設されたペダルクランク軸３９がケーシング３８
の貫通孔３８Ａに内挿されており、軸受３７，４９を介
してケーシング３８に回転自在に軸支されている。この
ケーシング３８は、モータケーシング３８ａと、減速機
構ケーシング３８ｃと、減速機構ケーシング蓋３８ｄと
から構成され、モータケーシング３８ａと減速機構ケー
シング３８ｃとの間は、中間壁３８ｂにより仕切られて
いる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】モータ（電動機）３１は、モータケーシン
グ３８ａと中壁３８ｂとで囲まれた空間に配設されてい
る。モータ３１のステータ３２は、励磁用コイルを巻か
れてペダルクランク軸３９の同心円上に配置され、モー
タケーシング３８ａの内壁に固定されている。モータ３
１のロータ３４は、モータ出力軸３５に固設されてお
り、このロータ３４の内周には複数の永久磁石３３が等
分に配設されている。このロータ３４を一体回転するよ
うに軸支するモータ出力軸３５は、ペダルクランク軸３
９と同心に配置された中空軸であって、その中空内部を
ペダルクランク軸３９が貫通している。モータ出力軸３
５は軸受け３６，９０を介してモータケーシング３８ａ
と中間壁３８ｂとに回転自在に軸支される。なお、モー
タ３１の回転速度の制御は図示略のホール素子とパワー
トランジスタとを用いた周波数制御により行なわれ、ト
ルクの制御は電流制御により行なわれるようになってい
る。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】中間壁３８ｂと減速機構ケーシング３８ｃ
及び減速機構ケーシング蓋３８ｄとで囲まれたもう一つ
の空間内には、遊星機構式減速機（ここでは遊星ローラ
式減速機を用いた場合について示す）４０，カウンタ軸
５４，歯車式減速機構４１，トルク合成機構５２及び合
成トルク伝達機構７４が配設されている。そして、カウ
ンタ軸５４，トルク合成機構５２，合成トルク伝達機構
７４からトルク合成・伝達機構が構成される。また、モ
ータ主力軸３５の一部も、この空間内に延設されてお
り、この延設部分の外周は遊星機構式減速機４０の太陽
ローラ３５ａとして構成されている。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】遊星機構式減速機４０は、このようにモー
タ出力軸３５の一端部に形成された太陽ローラ３５ａ
と、遊星ローラ４２と、リングローラ４３とから構成さ
れている。リングローラ４３は、太陽ローラ３５ａと同
心になるように２個のピン４６で位置決めされて中間壁
３８ｂに固定されている。遊星ローラ４２は、このリン
グローラ４３と内接し、太陽ローラ３５ａとは外接する
ように等間隔に複数配置され、遊星ローラキャリア４５
に固設された遊星ローラ軸４４に回転自在に軸支されて
いる。遊星ローラキャリア４５は、ペダルクランク軸３
９と同心で、軸受け９３を介してペダルクランク軸３９
に回転自在に軸支され、その遊星ローラキャリア４５の
軸端部には、小歯車４５ａが形成されている。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】一方、カウンタ軸５４は、ペダルククラン
ク軸３９とは平行に配設され、両端部を軸受け９４，９
６を介して減速機構ケーシング３８ｃと減速機構ケーシ
ング蓋３８ｄとに回転自在に軸支されている。そして、
このカウンタ軸５４には、軸受９５と第１の一方向クラ
ッチ５５とを介して、大歯車５３が軸支されている。歯
車式減速機構４１は、これらの小歯車４５ａと大歯車５
３とから構成されている。小歯車４５ａと大歯車５３と
は噛合しており、遊星機構式減速機４０から小歯車４５
ａに入力された回転は、小歯車４５ａと大歯車５３との
間でさらに減速されてカウンタ軸５４に入力されるよう
になっている。このとき、大歯車５３とカウンタ軸５４
の間には第１の一方向クラッチ５５が介装されているの
で、モータ３１側からの回転はカウンタ軸５４に伝達さ
れるが、カウンタ軸５４からの回転はモータ３１側へは
伝達されないようになっている。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】ここで、第１のチェンスプロケット５６は
第２のチェンスプロケット５４ａより大径であるため、
ペダルクランク軸３９の回転は、第１のチェンスプロケ
ット５６と第２のチェンスプロケット５４ａとの間で増
速されてカウンタ軸５４に伝達されるようになってい
る。また、第２の一方向クラッチ５８により、ペダルク
ランク軸３９の正回転（ペダルを踏んで自転車が進むと
きの回転）はカウンタ軸５４に伝達されるが、ペダルク
ランク軸３９の逆回転はカウンタ軸５４へは伝達されな
いようになっている。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】さらに、トルク合成機構５２と隣接して、
第３のチェンスプロケット５４ｂと、第４のチェンスプ
ロケット５７と、第２のチェン６２とから構成される合
成トルク伝達機構７４が配設されている。第３のチェン
スプロケット５４ｂはカウンタ軸５４に固定され、第４
のチェンスプロケット５７は、軸受４７，４８を介して
第１のチェンスプロケット５６及びペダルクランク軸３
９に回転自在に軸支されている。また、第４のチェンス
プロケット５７は軸受４９を介して減速機構ケーシング
蓋３８ｄにも回転自在に軸支されている。第２のチェン
６２は、これらの第３のチェンスプロケット５４ｂと第
４のチェンスプロケット５７とに巻回されている。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】また、第４のチェンスプロケット５７に
は、ケーシング３８外部に配されたドライブチェンスプ
ロケット（駆動トルク出力用回転部材）４が、ペダルク
ランク軸３９と同心に固設されている。従って、カウン
タ軸５４の回転は、第３のチェンスプロケット５４ｂか
ら第２のチェン６２を介して第４のチェンスプロケット
５７に伝達され、さらにドライブチェンスプロケット４
よりチェン５を経由して後輪１７（図４参照）へ伝達さ
れるようになっている。このとき、第４のチェンスプロ
ケット５７は第３のチェンスプロケット５４ｂより大径
であるため、カウンタ軸５４の回転は減速されてドライ
ブチェンスプロケット４に伝達されるようになってい
る。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】トルク合成機構５２には、足踏みトルク検
出装置６０が設けられており、この足踏みトルク検出装
置６０により、第１のチェン６１の張力をもとに足踏み
トルクを検出し、その検出信号がコントローラ７８（図
５参照）に入力され、コントローラ７８は、足踏みトル
ク検出装置６０で検出された足踏みトルクと、車速検出
センサ８９で検出された速度とに基づいてモータ３１の
回転と出力とを制御するようになっている。なお、車速
検出センサ８９は、減速機構ケーシング３８ｃに設置さ
れ、単位時間中に車速検出センサ８９の前を通過する大
歯車５３の歯数をカウントして回転速度（自転車の速度
に比例する）を検出し、検出信号をコントローラ７８に
送信するようになっている。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】ここで足踏みトルク検出装置について説明
すると、図２，図３に示すように、この足踏みトルク検
出装置６０は、トルク合成機構５２の第１のチェン６１
の引張側に配設されたアーム６４をそなえている。この
アーム６４は、その一端部をアーム軸６７に結合されて
いる。アーム軸６７は、減速機構ケーシング蓋３８ｄに
設けられた貫通孔３８Ｂに回転自在に軸支されており、
アーム６４は、アーム軸６７を回転軸としてその他端側
が第１のチェン６１に対して離接するような方向に回転
可能になっている。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】引張りバネ６６は、固定軸６５の軸端部に
設けられたバネ掛け部６５ａと、第１のチェン６１の内
側で減速機構ケーシング蓋３８ｄに設置されたバネ掛け
３８ｅとの間に張架される。したがって、アイドルチェ
ンスプロケット６３は、この引張りバネ６６により、第
１のチェン６１の引張側に圧接するように付勢されてい
る。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】一方、アーム軸６７の減速機構ケーシング
蓋３８ｄ外側に突出した軸端部には、レバー６８がアー
ム軸６７と一体回転するように固定されており、アーム
６４の回転と連動して回転するようになっている。ま
た、減速機構ケーシング蓋３８ｄには、ポテンションメ
ータ６９が設置されており、レバー６８の先端部６８ａ
のポテンションメータ６９からの変位量により、レバー
６８の回転角度を検出するようになっている。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】カウンタ軸５４には、このようにトルク合
成機構５２から伝達された足踏みトルクと、歯車式減速
機構４１から伝達された補助トルクとの双方が伝達さ
れ、これらのトルクは合成されて合成トルク伝達機構７
４へ伝達される。合成トルク伝達機構７４は、伝達され
た足踏みトルクと補助トルクとによる回転を、第３のチ
ェンスプロケット５４ｂから第４のチェンスプロケット
５７へ、第２のチェン６２を経由して伝達するが、この
とき、第３のチェンスプロケット５４ｂと第４のチェン
スプロケット５７とのピッチ径の差により回転は減速さ
れる。第４のチェンスプロケット５７に伝達された足踏
みトルクと補助トルクとによる回転は、第４のチェンス
プロケット５７と一体のドライブチェンスプロケット４
からチェン５を経由して後輪１７（図４参照）へ伝達さ
れる。

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】加えて、高速で回転するモータ３１のモー
タ出力軸３５に、遊星機構式減速機４０を直結して減速
しているため、振動や騒音を抑えることができる。ここ
で、足踏みトルク検出装置６０の動作について説明す
る。ペダルクランク軸３９に足踏みトルクが入力されな
ければ、第１のチェン６１の引張側に引張力が発生しな
いので、図２中に二点鎖線で示すように、引張りバネ６
６の付勢力によりアイドルチェンスプロケット６３は第
１のチェン６１の引張側に強く進入しているが、ペダル
クランク軸３９に足踏みトルクが入力されると、第１の
チェン６１の引張側にはこの入力された足踏みトルクに
応じた張力が発生し、この張力と引張りバネ６６の付勢
力とが釣り合う位置（図２中に実線で示す）まで、アイ
ドルチェンスプロケット６３は第１のチェン６１の外側
（図２中、右方向）へ押し戻される。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】また、大径チェンスプロケット７３と近接
して、車速検出センサ８９が減速機構ケーシング３８ｃ
に固設されており、単位時間中に車速検出センサ８９の
前を通過する大径チェンスプロケット７３の歯数をカウ
ントして回転速度（自転車の速度に比例する）を検出す
るようになっている。本発明の第２実施形態としての電
動自転車用駆動ユニットは上述のように構成されている
ので、遊星機構式減速機４０からチェン−スプロケット
式減速機構９９へ伝達された補助トルクによる回転は、
小径チェンスプロケット７２ａから大径チェンスプロケ
ット７３へチェン７９を経由して伝達され、第１の一方
向クラッチ５５により大径チェンスプロケット７３と連
結されたカウンタ軸５４を一体回転させる。このとき、
小径チェンスプロケット７２ａと大径チェンスプロケッ
ト７３とのピッチ径の差により補助トルクによる回転は
減速されてカウンタ軸５４へ伝達される。そして、この
大径チェンスプロケット７３の回転速度は、車速検出セ
ンサ８９により検出される。

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】次に、本発明の第３実施形態としての電動
自転車用駆動ユニットについて説明する。本実施形態で
は、足踏みトルク検出装置が第１，２実施形態と異なっ
ており、他の部分は第１実施形態又は第２実施形態と同
様に構成されている。つまり、図７に示すように、本実
施形態の足踏みトルク検出装置８０は、トルク合成機構
５２の第１のチェン６１の引張側に配設された第１のア
ーム６４と第１のチェン６１の緩み側に配設された第２
のアーム６４Ｄとをそなえている。第１のアーム６４
は、第１実施形態と同様に、一端部を第１のアーム軸６
７に結合されている。なお、第１のアーム軸６７は、減
速機構ケーシング蓋３８ｄに設けられた貫通孔３８Ｂに
回転自在に軸支されており、第１のアーム６４は、第１
のアーム軸６７を回転軸としてその他端側が第１のチェ
ン６１に対して離接するような方向に回転可能になって
いる。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６０】また、第１のチェン６１の緩み側には、減
速機構ケーシング蓋３８ｄに固設された第２のアーム軸
６７Ｄに、第２のアーム６４Ｄがその一方の軸端部を固
設されている。第２のアーム６４Ｄは、第２のアーム軸
６７Ｄを回転軸として第１のチェン６１に離接して回転
するようになっている。第２のアーム６４Ｄの他方の軸
端部には固定軸６５Ｄが固設されており、この固定軸６
５Ｄに第２のアイドルチェンスプロケット６３Ｄが回転
自在に軸支されている。この第２のアイドルチェンスプ
ロケット６３Ｄは、第１のチェン６１の緩み側であっ
て、第２のチェンスプロケット５４ａ，第１のチェンス
プロケット５６からは外れた部分に接するように配設さ
れる。また、第２のアーム６４Ｄには、引張りバネ８１
を掛けるためのバネ掛け部６４Ｅが設けられている。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】一方、第１のアーム軸６７の減速機構ケー
シング蓋３８ｄ外側に突出した軸端部には、レバー６８
が固設されており、第１のアーム６４の回転と連動して
回転するようになっている。また、減速機構ケーシング
蓋３８ｄには、ポテンションメータ６９が固設されてお
り、レバー６８の先端部６８ａのポテンションメータ６
９からの変位量により、レバー６８の回転角度を検出す
るようになっている。

【手続補正２９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６３】本発明の第３実施形態としての電動自転車
用駆動ユニットは上述のように構成されているので、足
踏みトルク検出装置８０では、第１のチェン６１は、引
張りバネ８１の付勢力により、第１のアイドルチェンス
プロケット６３と第２のアイドルチェンスプロケット６
３Ｄとにより挟みつけられる。そして、ペダルクランク
軸３９より足踏みトルクが入力されると、第１のチェン
６１の引張側には入力された足踏みトルクに応じた張力
が発生し、この張力と引張りバネ８１の付勢力とが釣り
合う位置まで、第１のアイドルチェンスプロケット６３
は第１のチェン６１の外側方向へ押し戻される。

【手続補正３０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】なお、モータ（電動機）としては、上述の
各実施形態のようにロータ３４がステータ３２の外側に
配置されるアウターロータタイプの他に、ロータがステ
ータの内側で回転するインナーロータタイプでも可能で
ある。駆動トルク出力用回転部材としては、上述の各実
施形態のようにドライブチェンスプロケット４の他に、
プーリでも可能であり、その場合は、チェン５の代わり
にベルトを用いる。

【手続補正３１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 ４ ドライブチェンスプロケット（駆動トルク出力用回
転部材） ３０，７０ 駆動ユニット ３１ モータ（電動機） ３５ａ 太陽ローラ ３８ ケーシング ３９ ペダルクランク軸（クランク軸） ４０ 遊星機構式減速機 ４１，９９ 減速機能付き補助トルク伝達機構 ４２ 遊星ローラ ４３ リングローラ ４５ 遊星ローラキャリア軸 ４５ａ 小歯車 ５２ トルク合成・伝達機構を構成するトルク合成機構 ５３ 大歯車 ５４ トルク合成・伝達機構を構成するカウンタ軸 ５４ａ 第２のチェンスプロケット ５４ｂ 第３のチェンスプロケット ５５ 第１の一方向クラッチ ５６ 第１のチェンスプロケット ５７ 第４のチェンスプロケット ５８ 第２の一方向クラッチ ６０，８０ 足踏みトルク検出装置 ６１ 第１のチェン ６２ 第２のチェン ６３ 第１のアイドルチェンスプロケット ６３Ｄ 第２のアイドルチェンスプロケット ６４ アーム ６６，８１ 引張りバネ（付勢部材） ６８ レバー ６９ ポテンションメータ ７２ａ 小径チェンスプロケット ７３ 大径チェンスプロケット ７４ トルク合成・伝達機構を構成する合成トルク伝達
機構 ７９ チェン

【手続補正３２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正３３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動による補助トルクを発生させて運転
   者のペダル踏み込み動作を補助する電動自転車用の駆動
   ユニットにおいて、 足踏み用ペダルと一体回転するクランク軸と、 該クランク軸と同心に配設され、該ペダルを通じて入力
   された足踏みトルクを該クランク軸から伝達されて駆動
   輪へと伝達する駆動トルク出力用回転部材と、 該クランク軸と同心に配設され、該足踏みトルクの大き
   さに応じたペダル踏込アシスト用補助トルクを発生する
   電動機と、 該クランク軸と同心に設置され、該電動機の出力回転速
   度を減速する遊星機構式減速機と、 該クランク軸と該駆動トルク出力用回転部材との間に介
   装されて、該クランク軸から出力された足踏みトルクに
   該遊星機構式減速機側から出力された補助トルクを合成
   して該駆動トルク出力用回転部材に伝達するトルク合成
   ・伝達機構と、 該電動機の作動を制御するための該足踏みトルクを検出
   する足踏みトルク検出装置と、をそなえ、 該トルク合成・伝達機構が、該クランク軸と該クランク
   軸に平行に設置されたカウンタ軸との間に介装されたチ
   ェン−スプロケット式動力伝達機構又はベルト−プーリ
   式動力伝達機構をそなえ、 該足踏みトルク検出装置が、上記のチェン又はベルトに
   おける該足踏みトルクに応じた張力変化を利用して該足
   踏みトルクを検出するように構成されていることを特徴
   とする、電動自転車用駆動ユニット。
2. 【請求項２】 該遊星機構式減速機と該カウンタ軸との
   間に、該遊星機構式減速機で減速された回転速度をさら
   に減速する歯車式減速機構が設けられ、 該トルク合成・伝達機構が、 該カウンタ軸と、 該クランク軸に軸支された第１のスプロケット又は第１
   のプーリと、該カウンタ軸に軸支され該カウンタ軸と一
   体回転する第２のスプロケット又は第２のプーリと、 該第１のスプロケット及び該第２のスプロケットに巻回
   された第１のチェン又は該第１のプーリ及び該第２のプ
   ーリに巻回された第１のベルトと、 該カウンタ軸に軸支され該カウンタ軸と一体回転する第
   ３のスプロケット又は第３のプーリと、 該駆動トルク出力用回転部材に設けられた第４のスプロ
   ケット又は第４のプーリと、 該第３のスプロケット及び該第４のスプロケットに巻回
   された第２のチェン又は該第３のプーリ及び該第４のプ
   ーリに巻回された第２のベルトと、 該歯車式減速機構と該カウンタ軸との間に介装され該歯
   車式減速機構側から該カウンタ軸側へ該補助トルクの回
   転方向のみの回転を伝達する第１の一方向クラッチと、 該クランク軸と上記の第１のスプロケット又は第１のプ
   ーリとの間に介装され該クランク軸側から該トルク合成
   ・伝達機構側へ該足踏みトルクの回転方向のみの回転を
   伝達する第２の一方向クラッチと、から構成され、 該足踏みトルク検出装置が、上記の第１のチェン又は第
   １のベルトにおける該足踏みトルクに応じた張力変化を
   利用して該足踏みトルクを検出するように構成されてい
   ることを特徴とする、請求項１記載の電動自転車用駆動
   ユニット。
3. 【請求項３】 該遊星機構式減速機と該カウンタ軸との
   間に、該遊星機構式減速機で減速された回転速度をさら
   に減速するチェン−スプロケット式減速機構が設けら
   れ、 該トルク合成・伝達機構が、 該カウンタ軸と、 該クランク軸に軸支された第１のスプロケット又は第１
   のプーリと、該カウンタ軸に軸支され該カウンタ軸と一
   体回転する第２のスプロケット又は第２のプーリと、 該第１のスプロケット及び該第２のスプロケットに巻回
   された第１のチェン又は該第１のプーリ及び該第２のプ
   ーリに巻回された第１のベルトと、 該カウンタ軸に軸支され該カウンタ軸と一体回転する第
   ３のスプロケット又は第３のプーリと、 該駆動トルク出力用回転部材に設けられた第４のスプロ
   ケット又は第４のプーリと、 該第３のスプロケット及び該第４のスプロケットに巻回
   された第２のチェン又は該第３のプーリ及び該第４のプ
   ーリに巻回された第２のベルトと、 該チェン−スプロケット式減速機構と該カウンタ軸との
   間に介装され該チェン−スプロケット式減速機構側から
   該カウンタ軸側へ該補助トルクの回転方向のみの回転を
   伝達する第１の一方向クラッチと、 該クランク軸と上記の第１のスプロケット又は第１のプ
   ーリとの間に介装され該クランク軸側から該トルク合成
   ・伝達機構側へ該足踏みトルクの回転方向のみの回転を
   伝達する第２の一方向クラッチと、から構成され、 該足踏みトルク検出装置が、上記の第１のチェン又は第
   １のベルトにおける該足踏みトルクに応じた張力変化を
   利用して該足踏みトルクを検出するように構成されてい
   ることを特徴とする、請求項１記載の電動自転車用駆動
   ユニット。
4. 【請求項４】 該足踏みトルク検出装置が、 上記の第１のチェン又は第１のベルトの引張側に設置さ
   れて、基端を枢支されることで先端が上記の第１のチェ
   ン又は第１のベルトに対して離接する方向に揺動可能な
   アームと、 該アームの先端部に枢支され、上記の第１のチェン又は
   第１のベルトの引張側に圧接するアイドルチェンスプロ
   ケット又はアイドルベルトプーリと、 上記のアイドルチェンスプロケット又はアイドルベルト
   プーリを上記のチェン又はベルトの引張側に付勢する付
   勢部材と、 該アームの揺動角度を検出するポテンションメータとか
   ら構成され、 該ポテンションメータで検出された該揺動角度に基づい
   て足踏みトルク検出信号を出力することを特徴とする、
   請求項２又は３記載の電動自転車用駆動ユニット。
5. 【請求項５】 該足踏みトルク検出装置が、 上記の第１のチェン又は第１のベルトの引張側に設置さ
   れて、基端を枢支されることで先端が上記の第１のチェ
   ン又は第１のベルトに対して離接する方向に揺動可能な
   第１のアームと、 該第１のアームの先端部に枢支され、上記の第１のチェ
   ン又は第１のベルトの引張側に圧接する第１のアイドル
   チェンスプロケット又は第１のアイドルベルトプーリ
   と、 上記の第１のチェン又は第１のベルトの緩み側に設置さ
   れて、基端を枢支されることで先端が上記の第１のチェ
   ン又は第１のベルトに対して離接する方向に揺動可能な
   第２のアームと、 該第２のアームの先端部に枢支され、上記の第１のチェ
   ン又は第１のベルトの緩み側に圧接する第２のアイドル
   チェンスプロケット又は第２のアイドルベルトプーリ
   と、 該第１のアーム及び該第２のアームの各先端部間に介装
   され、上記の第１のアイドルチェンスプロケット又は第
   １のアイドルベルトプーリを上記のチェン又はベルトの
   引張側に付勢するとともに、上記の第２のアイドルチェ
   ンスプロケット又は第２のアイドルベルトプーリを上記
   のチェン又はベルトの緩み側に付勢する付勢部材と、 該第１のアームの揺動角度を検出するポテンションメー
   タとから構成され、 該ポテンションメータで検出された該揺動角度に基づい
   て足踏みトルク検出信号を出力することを特徴とする、
   請求項２又は３記載の電動自転車用駆動ユニット。