JPH11255177A

JPH11255177A - 電動自転車

Info

Publication number: JPH11255177A
Application number: JP10065367A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Nakanosono; 晴彦中之薗
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】人力駆動系とモータ駆動系の回転を変速機に
よって変速することができるようにするとともに、後輪
のハブの小型化を図る。【解決手段】後輪のハブ１の内側に、人力出力部材８
とモータ１５とを車軸３と同一軸線上に位置するととも
に車幅方向の一端側と他端側に振分けて配設する。人力
出力部材８とモータ１５との間に、ハイポサイクロイド
減速機１６と、遊星歯車式変速機１７とからなる伝動装
置１８を介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、後輪側にモータを
搭載し、モータの動力と人力とを合力として出力する伝
動装置を後輪のハブに内蔵させた電動自転車に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電動自転車としては、例
えば特開平９−８６４７８号公報に開示されたものがあ
る。この公報に示された電動自転車は、後輪のハブを後
輪の車軸に固定した固定側ハブと、車軸に対して回転自
在でタイヤとともに回転する回転側ハブとから構成し、
人力とモータの動力とを合力として出力する伝動装置を
これらのハブに内蔵している。

【０００３】この電動自転車の人力駆動系は、ペダルク
ランク軸の回転をチェーンによって後輪側に伝達する構
造であって、前記チェーンを巻掛ける後輪側の従動スプ
ロケットと前記回転側ハブとの間の動力伝達系に内装式
多段変速機を介装している。この内装式多段変速機は、
車軸と同一軸線上に位置するようにハブの軸心部に配設
している。

【０００４】一方、モータ駆動系は、車軸より径方向の
外側に軸線が車幅方向を指向するように配設して固定側
ハブに固定したモータと、このモータの出力軸と前記回
転側ハブとの間の動力伝達系に介装した減速機とから構
成している。この減速機も車軸より径方向の外側に配設
している。なお、このモータ駆動系は、人力に応じてモ
ータの出力が増減する構造を採っている。

【０００５】このように構成した従来の電動自転車は、
人力駆動系の従動スプロケットおよび内装式多段変速機
と、モータ駆動系のモータおよび減速機とによって前記
伝動装置が構成され、人力とモータの動力との合力によ
って後輪を駆動する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成した電動自転車は、モータ駆動系に変速機を備
えていないために、負荷の変動に合わせてモータ駆動系
の回転数を変えることができないという問題があった。
すなわち、登り坂を走行するときなどのように負荷が大
きくなってもモータ駆動系の減速比は一定であるから、
モータの負荷が過大になってしまう。このため、このよ
うなときでもモータの動力で助勢するために相対的に出
力が大きいモータを使用しなければならない。しかも、
傾斜が緩い下り坂でもペダルを踏込むような場合、言い
換えれば負荷が軽くなる場合には、人力駆動系は減速比
を小さくするかあるいは増速させてペダルクランク軸の
回転数を低くすることができるが、モータ駆動系はモー
タの回転数が相対的に高くなってしまう。この場合に
は、バッテリーの消費電力が多くなり、その分だけ航続
距離が短くなる。また、この電動自転車は、モータ駆動
系のモータおよび減速機を車軸より径方向の外側に配設
しているので、ハブが径方向に大型になるという問題も
あった。

【０００７】このような不具合を解消するためには、モ
ータ駆動系にも変速機を装備するとともに、モータ、減
速機および前記変速機が車軸と同一軸線上に位置するよ
うな構造を採ればよい。しかし、人力駆動系の変速機も
装備しなければならないので、上述した構造を採ると、
ハブが径方向には小型になるものの、逆に車幅方向に大
型になってしまう。

【０００８】モータ駆動系を車軸と同一軸線上に配設し
た電動自転車としては、例えば、特公昭５３−１０７３
３号公報に開示されたものがある。この公報に示された
電動自転車は、固定側ハブにモータの固定子を固定し、
車軸にモータの筒状出力軸を回転自在に支持させてい
る。この筒状出力軸の一端部に歯車式減速機を介して回
転側ハブを接続している。このモータ駆動系に変速機は
設けていない。

【０００９】一方、この電動自転車の人力駆動系は、前
記回転側ハブに従動スプロケットを取付け、この従動ス
プロケットとペダルクランク軸側の駆動スプロケットと
の間にチェーンを巻掛けた構造を採っている。なお、人
力駆動系にも変速機を設けていない。

【００１０】この電動自転車のようにモータ駆動系を車
軸と同一軸線上に配設することによってハブの小径化を
図ることはできる。しかし、この電動自転車に装備して
いない変速機を車軸と同一軸線上に設けようとすると、
上述した電動自転車と同様にハブが車幅方向に大型化し
てしまう。

【００１１】本発明はこのような問題点を解消するため
になされたもので、人力駆動系とモータ駆動系の回転を
変速機によって変速することができるとともに、後輪の
ハブを車幅方向および車軸の径方向に小型化することが
できる電動自転車を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明に係る電動自転車は、後輪のハブの内側に、人
力出力部材とモータとを車軸と同一軸線上に位置すると
ともに車幅方向の一端側と他端側に位置するように配設
し、前記人力出力部材と前記モータとの間に、モータの
出力軸に入力部を接続したハイポサイクロイド減速機ま
たは差動遊星歯車式減速機と、この減速機の前記出力部
材と前記人力出力部材とに遊星歯車を回転自在に支持さ
せるとともに内歯車を前記ハブに連結した遊星歯車式変
速機とから構成して人力とモータの動力の合力を出力す
る伝動装置を介装したものである。

【００１３】本発明によれば、一つの遊星歯車式変速機
で人力駆動系の回転とモータ駆動系の回転とを変速する
ことができ、前記両駆動系にそれぞれ変速機を設ける場
合に較べてハブの軸線方向の長さを短くすることができ
る。また、伝動装置の減速機および遊星歯車式変速機
は、軸線方向の一箇所に歯車が同心円状に並ぶ構造であ
るため、これらが軸線方向に並ぶ構造でも軸線方向の長
さが短い。

【００１４】他の発明に係る電動自転車は、上述した発
明に係る電動自転車において、モータをブラシレスＤＣ
モータとしてコントローラ用基板をモータの軸方向の一
端部に車軸が貫通するように設け、この基板に、モータ
の回転子と一体に回転する回転部材を検出する構造のロ
ータリーエンコーダを実装したものである。

【００１５】この発明によれば、モータのコントローラ
用基板がロータリーエンコーダ用の基板を兼ねるように
なる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電動自転車の
一実施の形態を図１ないし図７によって詳細に説明す
る。図１は本発明に係る電動自転車の後輪用ハブを車体
左側から見た状態を示す側面図、図２は同じく車体右側
から見た状態を示す側面図、図３は後輪用ハブの横断面
図、図４は遊星歯車式変速機の構成を示す断面図、図５
はハイポサイクロイド減速機の出力部材の断面図、図６
はハイポサイクロイド減速機の動作を説明するための構
成図、図７は人力駆動系の従動スプロケット部分の断面
図である。図７の破断位置を図３においてVII−VII線で
示す。

【００１７】これらの図において、符号１はこの実施の
形態による電動自転車の後輪用ハブを示す。このハブ１
は、車体フレームのエンドブラケット２に車軸３を介し
て支持させている。この実施の形態を採るときの電動自
転車の車体フレームは、従来周知の自転車用車体フレー
ムと同等の構造を採っている。

【００１８】すなわち、ヘッドパイプにフロントフォー
クと操向ハンドルとを回動自在に支持させ、ヘッドパイ
プから車体の後方に延びるダウンチューブの後端部にボ
トムブラケットを設けてここにペダルクランク軸を回転
自在に支持させている。また、ボトムブラケットから上
方に延びるシートチューブにサドルを取付けている。さ
らに、図１および図２中に符号４で示すシートステーを
前記シートチューブの上端部から車体の後方に延設する
とともに、符号５で示すチェーンステーを前記ボトムブ
ラケットから車体の後方に延設し、これらシートステー
４とチェーンステー５の後端部に前記エンドブラケット
２を溶接している。シートステー４、チェーンステー５
およびエンドブラケット２は、それぞれ車幅方向に対を
なすように形成している。

【００１９】前記ペダルクランク軸は、ペダルクランク
と駆動スプロケットとが取付けてあり、この駆動スプロ
ケットと後輪側の従動スプロケット６（図２および図３
参照）に巻掛けたチェーン７を介して後述する人力出力
部材８に連結している。また、後輪は、前記ハブ１に図
示していないスポークを介してリムを連結し、このリム
にタイヤを装着する構造を採っている。

【００２０】この電動自転車は、ペダルクランク側の駆
動スプロケットと後輪側の従動スプロケット６との間の
チェーンラインが既存の自転車と等しくなるようにし、
既存の部品でペダルクランク側の人力駆動系を構成する
ことができるようにしている。この電動自転車に用いる
後輪のハブ１は、既存の自転車のハブより僅かではある
が軸線方向に長いので、上述したようにチェーンライン
を既存の自転車と等しくするために、車体左側のエンド
ブラケット２を車幅方向の中心より車体左側に偏在させ
ている。車幅方向の中心を図３中に一点鎖線ＣＦで示
す。この構成を採るために、シートステー４およびチェ
ーンステー５を車幅方向に非対称になるように形成して
いる。

【００２１】前記ハブ１は、図１〜図３に示すように、
外周部にスポーク取付用フランジ１１を一体に形成した
外周円筒１２と、この外周円筒１２の車体右側の開口を
閉塞する円板状カバー１３とから構成し、車体右側の端
部、すなわち前記カバー１３を車軸３に回転自在に支持
させるとともに、車体左側の端部を外周円筒１２の車体
左側の開口を閉塞する円板状カバー１４に回転自在に支
持させている。これらの外周円筒１２およびカバー１
３，１４の内側であって車体右側に前記人力出力部材８
を配設するとともに車体左側にモータ１５を配設し、人
力出力部材８とモータ１５との間に、ハイポサイクロイ
ド減速機１６と遊星歯車式変速機１７とからなる伝動装
置１８を介装している。人力出力部材８、モータ１５お
よび伝動装置１８は、車軸３と同一軸線上に位置するよ
うに設けている。

【００２２】前記二つのカバー１３，１４のうちハブ１
の車体左側の端部を回転自在に支持する車体左側（図３
において下側）のカバー１４は、軸心部に車軸３を貫通
させてこの車軸３に支持させてあり、車体左側のチェー
ンステー５に連結部材１９を介して連結することによっ
て、車軸３を中心として回転することがないようにして
いる。この車体左側のカバー１３の外周部に軸受２０介
して前記外周円筒１２の車体左側を回転自在に支持させ
ている。

【００２３】車体右側のカバー１３は、外周部に前記外
周円筒１２をボルトによって固定し、軸心部をここに貫
通させた人力出力部材８に軸受２１を介して回転自在に
支持させている。すなわち、このハブ１は、外周円筒１
２と車体右側のカバー１３とが車軸３に対して回転する
ようになっている。

【００２４】前記人力出力部材８は、前記カバー１３を
貫通する円筒２２と、この円筒２２の車体左側の端部に
ハブ１内に位置するように形成した円板２３とから構成
し、図７に示すように、円筒２２の内側に一方向クラッ
チ２４と、後述する遊星歯車式変速機１７の太陽歯車２
５の筒状軸部２６と、軸受２７とを介して車軸３に支持
させている。前記一方向クラッチ２４は、車体が前進す
る状態で円筒２２より太陽歯車２５の筒状軸部２６が速
く回転するのを阻止する構造を採っている。図７に示す
円筒２２は、車体が前進するときには同図において反時
計方向に回転する。

【００２５】また、前記円筒２２は、図３および図７に
示すように、ハブ１の車体右側の前記カバー１３から車
体右側に突出した端部に一方向クラッチ２８を介して前
記従動スプロケット６を取付けている。この一方向クラ
ッチ２８は、人力出力部材８が従動スプロケット６より
車体前進方向（図７において反時計方向）に速く回転す
るときに動力伝達を断つ構造を採っている。

【００２６】前記モータ１５は、この実施の形態ではブ
ラシレスＤＣモータを採用し、軸心部の筒状出力軸３１
に永久磁石３２を取付けるとともに、モータハウジング
３３に固定子を取付けている。筒状出力軸３１は、永久
磁石３２とともにものモータ１５の回転子を構成してお
り、中空部に貫通させた車軸３に軸受３４を介して回転
自在に支持させている。モータハウジング３３は、車体
左側の端部を車体左側の前記カバー１４にボルトによっ
て固定するとともに筒状出力軸３１に車体左側と右側で
軸受３５を介して支持させている。

【００２７】前記モータハウジング３３の車体左側の外
側面には、このモータ１５の回転を制御するコントロー
ラ３６を取付けている。このコントローラ３６は、基板
３６ａと、この基板３６ａに実装した電子部品３６ｂな
どから構成している。前記基板３６ａは、車軸３が貫通
する状態でモータハウジング３３とハブ１の前記カバー
１４とによって挟持されている。このコントローラ３６
に接続する電源ケーブルなどの配線３６ｃは、前記基板
３６ａから車体の側方へ延びてハブ１の前記カバー１４
を貫通し、ハブ１の外側に導出している。

【００２８】この実施の形態では、前記基板３６ａにコ
ントローラ用電子部品３６ｂの他にロータリーエンコー
ダ３７を実装している。ロータリーエンコーダ３７は、
モータ１５の筒状出力軸３１の軸端部に固着した回転部
材３７ａに設けた磁極を基板３６ａ上のホールＩＣ３７
ｂで検出する構造を採っている。

【００２９】前記伝動装置１８の減速機１６は、前記モ
ータ１５の筒状出力軸３１の車体右側の端部に一方向ク
ラッチ４１を介して軸装した入力筒４２と、この入力筒
４２の外周部に軸受４３を介して回転自在に取付けた内
側歯車４４と、この内側歯車４４の径方向の外側に配設
した環状の外側歯車４５と、前記内側歯車４４の貫通穴
４４ａにキャリアピン４６を挿入させて内側歯車４４よ
り車体右側に配設した出力部材４７とから構成したハイ
ポサイクロイド式ものである。

【００３０】前記入力筒４２は、軸線方向の中央部を図
６に示すように筒状出力軸３１に対して偏心する断面円
形に形成し、この偏心部分に前記軸受４３を介して内側
歯車４４を取付けている。偏心部分の偏心寸法（車軸３
の軸芯から偏心部分の軸芯までの距離）を図３中に符号
Ｅで示す。なお、一点鎖線ＣＳは車軸３の軸線を示し、
一点鎖線ＣＥは、図３に描いた位置に偏心部分が位置し
ている状態での偏心部分の軸線を示す。

【００３１】前記入力筒４２とモータ１５の筒状出力軸
３１との間に介装した一方向クラッチ４１は、入力筒４
２が筒状出力軸３１より車体前進方向に速く回転すると
きに動力伝達を断つ構造を採っている。なお、図６は、
この減速機１５の構成が明確になるように、前記一方向
クラッチ４１と、入力筒４２と内側歯車４４との間に介
装する軸受４３の内輪、外輪とを省略した状態で描いて
ある。

【００３２】前記内側歯車４４は、図６に示すように、
歯を歯元が断面円弧状になるように形成し、歯の内側に
前記貫通穴４４ａを周方向に等間隔おいて複数穿設して
いる。

【００３３】前記外側歯車４５は、内側歯車４４の歯元
部分が嵌合する断面円形のピン４８によって歯を構成
し、前記モータハウジング３３にスペーサ４９を介して
ボルトによって固定している。この実施の形態では、外
側歯車４５にピン４８を内側歯車４４の歯数に１を加え
た数だけ設けている。すなわち、外側歯車４５と内側歯
車４４の歯数差は１になっている。

【００３４】前記出力部材４７は、図５に示すように円
環状に形成し、内側歯車４４の貫通穴４４ａと対向する
位置にこの貫通穴４４ａの穴径より外径が小さい断面円
形のキャリアピン４６を車体左側へ突出するように立設
し、内周部を軸受５０によって前記入力筒４２の車体右
側の端部に車軸３の軸芯が回転中心になるように回転自
在に支持させている。また、この出力部材４７は、前記
キャリアピン４６の間になる部分にピン孔４７ａを穿設
している。このピン孔４７ａに後述する遊星歯車式変速
機１７の遊星歯車用支軸５１を嵌合させている。なお、
前記入力筒４２の車体左側の端部に設けた符号４２ａで
示すものはバランスウェイトである。

【００３５】ここで、上述したように構成したハイポサ
イクロイド減速機の動作を図６（ａ）〜（ｄ）によって
説明する。なお、この図は「日本電産シンポ（株）」の
カタログから転用したものである。この減速機の動作
は、一般に知られているハイポサイクロイド減速機と特
に変わるものではない。この減速機１６を組立てた状態
では、図６（ａ）に示すように、内側歯車４４は入力筒
４２の偏心部分の位置に応じて外側歯車４５の内側で偏
心する位置に位置付けられる。図６（ａ）では偏心部分
が同図の下側に位置しているため、内側歯車４４の最も
下側の歯が外側歯車４５に噛合している。このときに噛
合する内側歯車４４の歯を符号Ａで示す。次に、筒状出
力軸３１とともに入力筒４２が車体前進方向（図６にお
いて時計方向）に回転すると、図６（ｂ）〜（ｄ）に示
すように、内側歯車４４と外側歯車４５との噛合部分が
偏心部分の回転に伴って時計方向に移動する。この結
果、入力筒４２が１回転すると、内側歯車４４は外側歯
車４５との歯数差に相当する角度だけ反時計方向に回
る。

【００３６】内側歯車４４が回ることにより貫通穴４４
ａの穴壁面がキャリアピン４６を押し、このキャリアピ
ン４６を有する出力部材４７が内側歯車４４と同方向
（反時計方向）に回転する。出力部材４７の回転数は、
内側歯車４４の回転数と等しく、モータ１５の筒状出力
軸３１の回転に対して内側歯車４４と外側歯車４５の歯
数差に相当する減速比によって減速された回転数にな
る。

【００３７】前記遊星歯車式変速機１７は、図３および
図４に示すように、軸心部に配設した前記太陽歯車２５
と、外周側に配設した内歯車５２と、これらの歯車どう
しの間に介装した遊星歯車５３と、ハブ１の車体右側に
設けた切換機構５４とから構成している。なお、図４
は、この変速機を車体左側から見た状態で描いてある。

【００３８】前記太陽歯車２５は、歯を有する円板５５
と、この円板５５から車体右側に延びる前記筒状軸部２
６とから構成し、筒状軸部２６の中空部に車軸３を貫通
させてこの車軸３に前記軸受２７を介して回転自在に支
持させている。前記筒状軸部２６は、車体右側の端部を
ハブ１から側方に突出するように形成し、図２および図
３に示すように軸端部に切欠き２６ａを複数形成してい
る。この切欠き２６ａは、車体が前進するときに太陽歯
車２５が回転できる状態と回転できない状態とを前記切
換機構５４によって切り換えるために形成している。

【００３９】切換機構５４は、図２に示すように、車軸
３に固定した支持板５７に支軸５８を介してレバー５９
を回動自在に取付け、このレバー５９に操作ワイヤ６０
の後端を係合させた構造を採っている。前記レバー５９
は、前記筒状軸部２６より車体前側に配設してあり、車
体の後方に向けて突出するストッパー片５９ａを一体に
形成している。また、このレバー５９は、図２中に符号
６１で示すトーションばねによって同図において反時計
方向、すなわちストッパー片５９ａが後方へ移動する方
向へ付勢されている。ストッパー片５９ａは、レバー５
９がトーションばね６１の弾発力によって回ることによ
って前記筒状軸部２６の切欠き２６ａに車体の前方から
係入し、筒状軸部２６が図２において時計方向（図４に
おいては反時計方向）に回転するのを阻止できるような
形状に形成している。すなわち、この切換機構５４の操
作ワイヤ６０を引いてレバー５９をトーションばね６１
の弾発力に抗して図２において時計方向に回すことによ
って、ストッパー片５９ａが切欠き２６ａから外れて太
陽歯車２５が回転自在になる。また、操作ワイヤ６０を
緩めると、レバー５９がトーションばね６１の弾発力に
よって図２において反時計方向へ回ってストッパー片５
９ａが筒状軸部２６の切欠き２６ａに係入するから、太
陽歯車２５は図４において反時計方向へ回転することは
できなくなる。なお、前記操作ワイヤ６０の車体前側の
端部は、乗員が操作する変速用操作子（図示せず）に連
結している。

【００４０】前記遊星歯車５３は、図３に示すように、
これを貫通する前記支軸５１に回転自在に支持させてい
る。この支軸５１は、車体右側の一端部を前記人力出力
部材８の円板２３に支持させるとともに、他端部を前記
減速機１６の出力部材４７に支持させている。すなわ
ち、遊星歯車５３は、人力とモータの動力の何れか一方
あるいは両方によって太陽歯車２５の周囲を公転する。
公転方向は、車体が前進するときには図４において反時
計方向である。

【００４１】前記内歯車５２は、図４に示すように、同
図において最も外側に位置する環状体６２の内側に一方
向クラッチ６３を介して収容し、この環状体６２を介し
てハブ１の回転側、すなわち車体右側のカバー１３に取
付けている。前記一方向クラッチ６３は、内歯車５２が
環状体６２に対して図４において反時計方向に回転する
ときに内歯車５２から環状体６２に動力が伝達される構
造を採っている。内歯車５２から環状体６２に動力が伝
達されることによって、環状体６２とともにハブ１の回
転側が図４において反時計方向に回転し、後輪が同方向
に回転して車体が前進する。

【００４２】ここで、上述したように構成した遊星歯車
式変速機１６の動作を説明する。ペダルを踏込む力から
なる人力やモータの動力は、人力出力部材８やハイポサ
イクロイド減速機１６の出力部材４７から遊星歯車５３
の支軸５１に遊星歯車５３が図４において反時計方向へ
公転するように作用する。前記切換機構５４の前記スト
ッパー片５９ａが太陽歯車２５の前記切欠き２６ａに係
入する状態、言い換えれば太陽歯車２５が固定される状
態では、各部材は図４中に実線矢印で示す方向に回転す
る。

【００４３】すなわち、遊星歯車５３は太陽歯車２５と
の噛合いにより支軸５１を中心にして図４において反時
計方向に自転し、この遊星歯車５３の回転力が内歯車に
伝達されて内歯車５２が同図において反時計方向に回
る。この結果、内歯車５２の外周側の一方向クラッチ６
３が結合状態になり、内歯車５２とともに環状体６２、
ハブ１の車体右側のカバー１３および外周円筒１２が回
転して車体が前進する。このときには、遊星歯車５３の
公転方向への移動距離に較べて内歯車５２は大きく移動
（回転）するので増速になる。

【００４４】次に、切換機構５４のストッパー片５９ａ
を太陽歯車２５の切欠き２６ａから外して太陽歯車２５
が回転自在になる状態での動作を説明する。この状態で
の各部材の回転方向を図４中に破線矢印で示す。

【００４５】人力やモータの動力によって遊星歯車５３
の支軸５１が前記公転方向に移動すると、太陽歯車２５
と内歯車５２が図４において反時計方向へ付勢される。
このとき、太陽歯車２５は回転が規制されていないので
図４において反時計方向へ継続して回転することができ
るが、内歯車５２は外側の一方向クラッチ６３が結合状
態になったときに回転を継続することができなくなる。
この結果、前記一方向クラッチ６３が結合された後は遊
星歯車５３は内歯車５２との噛合いによって図４におい
て時計方向へ回転するようになる。この回転は太陽歯車
２５に伝達され、太陽歯車２５は図４において反時計方
向へ回転するようになる。

【００４６】よって、太陽歯車２５は、前記支軸５１が
公転方向へ移動することによって回転する人力出力部材
８に較べて速く回転しようとする。しかし、太陽歯車２
５は、筒状軸部２６と人力出力部材８の円筒２２との間
に介装した一方向クラッチ２４によって筒状軸部２６よ
り速く回転することはできないので、人力出力部材８と
周速が等しくなるように回転する。すなわち、遊星歯車
５３の支軸５１と太陽歯車２５とが同じ周速をもって車
軸３を中心にして回転するようになり、遊星歯車５３は
自転することができなくなって支軸５１（人力出力部材
８）と内歯車５２とが一体的に車軸３を中心として回転
する。この結果、人力出力部材８およびハイポサイクロ
イド減速機１６の出力部材４７の回転に対して１対１の
速比をもってハブ１の車体右側のカバー１３および外周
円筒１２が回転して車体が前進する。

【００４７】上述したように構成した電動自転車は、ペ
ダルを踏込むときの踏力、すなわち人力がハブ１内の人
力出力部材８から遊星歯車式変速機１７の入力部（遊星
歯車５３の支軸５１）に伝達され、モータ１５の動力が
ハイポサイクロイド減速機１６を介して前記入力部に伝
達されるので、人力と、モータの動力の何れか一方ある
いは両方で後輪を駆動し、走行することができる。この
電動自転車は、車軸３と同一軸線上であってハブ１内の
一側部と他側部に人力出力部材８とモータ１５とを配設
し、これらの間に、ハイポサイクロイド減速機１６と遊
星歯車式変速機１７とからなる伝動装置１８を介装した
ため、一つの遊星歯車式変速機１７で人力駆動系の回転
とモータ駆動系の回転とを変速することができ、前記両
駆動系にそれぞれ変速機を設ける場合に較べてハブ１の
軸線方向の長さを短くすることができる。また、ハイポ
サイクロイド減速機１６および遊星歯車式変速機１７
は、それぞれ軸線方向の一箇所に歯車が同心円状に並ぶ
構造であるため、これらが軸線方向に並ぶ構造でも軸線
方向の長さを相対的に短く構成できる。

【００４８】したがって、ハブ１を軸線方向に小さく形
成することができるとともに、ハブ１内に伝動用部品を
車軸と同一軸線上に配設していることからハブを径方向
にも小さく形成することができる。

【００４９】さらに、モータ１５をブラシレスＤＣモー
タとしてコントローラ用基板３６ａをモータ１５の軸方
向の一端部に車軸３が貫通するように設け、この基板３
６ａに、モータ１５の回転子と一体に回転する回転部材
３７ａを検出する構造のロータリーエンコーダ３７を実
装したため、モータ１５のコントローラ用基板３６ａが
ロータリーエンコーダ用の基板を兼ねるようになる。し
たがって、専らロータリーエンコーダ用として用いる基
板を装備しなくてよく、部品の共通化が図られてハブ１
の小型化という目的を達成し易い。

【００５０】なお、この実施の形態では伝動装置１８の
減速機としてハイポサイクロイド減速機１６を採用した
例を示したが、この減速機の代わりに差動遊星歯車式減
速機を採用することもできる。このようにハイポサイク
ロイド減速機１６または差動遊星歯車式減速機を採用す
ることにより、大きな減速比でモータ１５の回転を減速
することができる。また、この電動自転車は、乗員の踏
力に応じてモータ１５の出力を制御する構成を採ること
ができる。この構成を採る場合には、人力駆動系に踏力
を検出する検出手段を設け、この検出手段の出力に応じ
てモータ１５の出力を制御する。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、一
つの遊星歯車式変速機で人力駆動系の回転とモータ駆動
系の回転の両方を変速することができ、前記両駆動系に
それぞれ変速機を設ける場合に較べてハブの軸線方向の
長さを短くすることができる。また、伝動装置の減速機
および遊星歯車式変速機は、それぞれ軸線方向の一箇所
に歯車が同心円状に並ぶ構造であるため、これらの減速
機と変速機が軸線方向に並ぶ構造でも軸線方向の長さが
短く、上述したように変速機が一つでよいことと相俟っ
て伝動装置の構成部品を車軸と同一軸線上に配設する構
造でも後輪のハブの軸線方向の長さを相対的に短くする
ことができる。

【００５２】したがって、人力駆動系とモータ駆動系の
回転を変速機によって変速することができるとともに、
後輪のハブを車幅方向および車軸の径方向に小型化する
ことができる電動自転車を提供することができる。

【００５３】モータのコントローラ用基板にロータリー
エンコーダを実装した他の発明によれば、前記基板がロ
ータリーエンコーダ用の基板を兼ねるようになるから、
専らロータリーエンコーダ用として用いる基板を装備し
なくてよく、部品の共通化が図られてハブをより一層小
型に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動自転車の後輪用ハブを車体
左側から見た状態を示す側面図である。

【図２】本発明に係る電動自転車の後輪用ハブを車体
右側から見た状態を示す側面図である。

【図３】後輪用ハブの横断面図である。

【図４】遊星歯車式変速機の構成を示す断面図であ
る。

【図５】ハイポサイクロイド減速機の出力部材の断面
図である。

【図６】ハイポサイクロイド減速機の動作を説明する
ための構成図である。

【図７】人力駆動系の従動スプロケット部分の断面図
である。

【符号の説明】

１…ハブ、３…車軸、８…人力出力部材、１５…モー
タ、１６…ハイポサイクロイド減速機、１７…遊星歯車
式変速機、１８…伝動装置、３６ａ…コントローラ用基
板、３７…ロータリーエンコーダ、３７ａ…回転部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後輪側にモータを搭載し、人力とモータ
の動力とを合力として出力する伝動装置を後輪のハブに
内蔵させた電動自転車において、前記ハブの内側に、人
力によって回転する人力出力部材とモータとを車軸と同
一軸線上に位置するとともに車幅方向の一端側と他端側
に位置するように配設し、前記人力出力部材と前記モー
タとの間に前記伝動装置を介装してなり、この伝動装置
を、モータの出力軸に入力部を接続したハイポサイクロ
イド減速機または差動遊星歯車式減速機と、この減速機
の出力部材と前記人力出力部材とに遊星歯車を回転自在
に支持させるとともに内歯車を前記ハブに連結した遊星
歯車式変速機とから構成したことを特徴とする電動自転
車。
【請求項２】請求項１記載の電動自転車において、モ
ータをブラシレスＤＣモータとし、このモータのコント
ローラ用基板をモータの軸方向の一端部に車軸が貫通す
るように設け、この基板に、モータの回転子と一体に回
転する回転部材を検出する構造のロータリーエンコーダ
を実装したことを特徴とする電動自転車。