(57)【要約】【課題】人力駆動車の推進を好適にアシストできる人力駆動車用ドライブユニットを提供する。【解決手段】人力駆動車用ドライブユニットは、クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、を含み、前記電気モータは、出力軸と、前記ハウジングに固定して設けられるステータと、前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、前記ロータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において前記ステータに対向するように配置され、前記出力軸の回転軸心に沿う方向における前記ステータの一方側のみに配置される。【選択図】図１
2020069921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、
前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、を含み、
前記電気モータは、
出力軸と、
前記ハウジングに固定して設けられるステータと、
前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、
前記ロータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において前記ステータに対向するように配置され、前記出力軸の回転軸心に沿う方向における前記ステータの一方側のみに配置される、人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２】
前記電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板と、前記回路基板に設けられる磁気センサと、をさらに含み、
前記磁気センサは、前記ロータの前記磁石の磁界を検出する、請求項１に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項３】
クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、
前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、
前記電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板と、
前記回路基板に設けられる磁気センサと、を含み、
前記電気モータは、
出力軸と、
前記ハウジングに固定して設けられるステータと、
前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、
前記磁気センサは、前記ロータの前記磁石の磁界を検出する、人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項４】
前記ステータは、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコアを含む、請求項１〜３のいずれか一項に人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項５】
クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、
前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、を含み、
前記電気モータは、
出力軸と、
前記ハウジングに固定して設けられるステータと、
前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、
前記ステータは、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコアを含む、人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項６】
前記ステータコアは、
ベース部と、
ベース部に設けられる複数のティースと、を含み、
前記複数のティースに含まれる各ティースは、ティース本体と、前記ティース本体の遊端部に設けられる鍔部と、を含み、
前記ティース本体と、前記鍔部とは、前記圧粉磁心によって一体に形成される、請求項４または５に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項７】
前記ティース本体は、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿う第１側壁面、および、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿い、かつ、前記第１側壁面と異なる第２側壁面を含み、
前記鍔部は、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿う第３側壁面、および、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿い、かつ、前記第３側壁面と異なる第４側壁面を含み、
前記第１側壁面と、前記第２側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度以下であり、
前記第３側壁面と、前記第４側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度以下である、請求項６に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項８】
前記第１側壁面と、前記第２側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度に等しく、
前記第３側壁面と、前記第４側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度に等しい、請求項７に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項９】
前記出力軸の回転軸心の軸方向から見て、前記第１側壁面と前記第３側壁面とは平行であり、前記第２側壁面と前記第４側壁面とは平行である、請求項７または８に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１０】
前記鍔部は、
前記出力軸の回転軸心を中心とする第１仮想円に沿う第１周壁面と、前記出力軸の前記回転軸心を中心とし、前記第１仮想円とは異なる第２仮想円に沿う第２周壁面と、をさらに含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１１】
前記鍔部は、前記ロータに対向する対向面をさらに含み、
前記対向面は、前記第３側壁面に接続される第１部分、前記第４側壁面に接続される第２部分、および、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられる第３部分を含み、
前記第１部分と前記第３部分との第１境界線は、前記第３側壁面に平行であり、
前記第２部分と前記第３部分との第２境界線は、前記第４側壁面に平行であり、
前記第１部分は、前記第１境界線から前記第１側壁面に向かうにつれて前記ティース本体側に傾斜し、
前記第２部分は、前記第２境界線から前記第２側壁面に向かうにつれて前記ティース本体側に傾斜する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１２】
前記ベース部は、前記複数のティースがそれぞれ固定される固定部分を含む、請求項６〜１１のいずれか一項に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１３】
前記固定部分は、前記ティース本体の基端部が挿入される孔を有する、請求項１２に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１４】
前記電気モータの前記出力軸に設けられる磁石と、
前記電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板と、
前記回路基板に設けられ、前記磁石の磁界を検出する磁気センサと、をさらに含む、請求項１または５に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１５】
前記出力軸に設けられ、前記出力部に前記電気モータの駆動力を伝達するための出力歯車をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１６】
前記ステータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において、前記出力歯車と前記ロータとの間に配置される、請求項１５に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１７】
前記ステータに設けられ、かつ、前記ロータおよび前記出力軸の少なくとも１つを回転可能に支持する軸受をさらに含む、請求項１６に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１８】
前記ステータには、前記出力軸の回転軸心に沿う方向に並ぶ複数の前記軸受が設けられる、請求項１７に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項１９】
前記軸受は、前記ステータの内周部に設けられる、請求項１７または１８に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２０】
前記ロータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において、前記出力歯車と前記ステータとの間に配置される、請求項１５に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２１】
前記ハウジングに設けられ、前記ロータおよび前記出力軸の少なくとも１つを回転可能に支持する軸受をさらに含む、請求項２０に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２２】
前記ハウジングには、前記出力軸の回転軸心に沿う方向に並ぶ複数の前記軸受が設けられる、請求項２１に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２３】
前記軸受は、前記ロータの内周部に設けられる、請求項２１または２２に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２４】
前記出力部は、前記クランク軸の回転軸心まわりに回転するように構成され、
前記出力部は、筒状部分を有し、
前記クランク軸は、前記筒状部分の内周を通過するように配置される、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【請求項２５】
前記電気モータの回転を減速して前記出力部に伝達する減速機構をさらに含む、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の人力駆動車用ドライブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人力駆動車用ドライブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されている人力駆動車用ドライブユニットは、人力駆動車の推進をアシストする電気モータを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２６７４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的の１つは、人力駆動車の推進を好適にアシストできる人力駆動車用ドライブユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の第１側面に従う人力駆動車用ドライブユニットは、クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、を含み、前記電気モータは、出力軸と、前記ハウジングに固定して設けられるステータと、前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、前記ロータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において前記ステータに対向するように配置され、前記出力軸の回転軸心に沿う方向における前記ステータの一方側のみに配置される。
第１側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、出力軸の回転軸心に沿う方向においてステータの一方側に配置されるロータを有する電気モータによって、人力駆動車の推進を好適にアシストできる。第１側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、ロータが出力軸の回転軸心に沿う方向においてステータの一方側のみに配置されるため、出力軸の回転軸心に沿う方向におけるドライブユニットのサイズの大型化を抑制できる。
【０００６】
本開示の第１側面に従う第２側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板と、前記回路基板に設けられる磁気センサと、をさらに含み、前記磁気センサは、前記ロータの前記磁石の磁界を検出する。
第２側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板に、磁気センサが設けられるため、配線を簡素にできる。第２側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、磁気センサによってロータの回転状態を検出できる。
【０００７】
本開示の第３側面に従う人力駆動車用ドライブユニットは、クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、前記電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板と、前記回路基板に設けられる磁気センサと、を含み、前記電気モータは、出力軸と、前記ハウジングに固定して設けられるステータと、前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、前記磁気センサは、前記ロータの前記磁石の磁界を検出する。
第３側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、磁気センサによってロータの回転状態を検出して、人力駆動車の推進を好適にアシストできる。第３側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板に、磁気センサが設けられるため、配線を簡素にできる。
【０００８】
本開示の第１〜第３側面のいずれか１つに従う第４側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ステータは、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコアを含む。
第４側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、圧粉磁心によって好適な形状のステータコアを形成できる。
【０００９】
本開示の第５側面に従う人力駆動車用ドライブユニットは、クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸に連結される出力部と、前記出力部に駆動力を与えるように構成される電気モータと、を含み、前記電気モータは、出力軸と、前記ハウジングに固定して設けられるステータと、前記出力軸に固定され、磁石を有するロータと、を含み、前記ステータは、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコアを含む。
第５側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、圧粉磁心によって好適な形状のステータコアを形成できるため、人力駆動車の推進を好適にアシストできる。
【００１０】
本開示の第４または第５側面に従う第６側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ステータコアは、ベース部と、ベース部に設けられる複数のティースと、を含み、前記複数のティースに含まれる各ティースは、ティース本体と、前記ティース本体の遊端部に設けられる鍔部と、を含み、前記ティース本体と、前記鍔部とは、前記圧粉磁心によって一体に形成される。
第６側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、圧粉磁心によって好適な形状のティース本体と好適な形状の鍔部とを一体に形成できる。第６側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、銅損を低減できる。
【００１１】
本開示の第６側面に従う第７側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ティース本体は、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿う第１側壁面、および、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿い、かつ、前記第１側壁面と異なる第２側壁面を含み、前記鍔部は、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿う第３側壁面、および、前記出力軸の径方向および前記出力軸の回転軸心の軸方向に沿い、かつ、前記第３側壁面と異なる第４側壁面を含み、前記第１側壁面と、前記第２側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度以下であり、前記第３側壁面と、前記第４側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度以下である。
第７側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、複数のティースを好適に円形状に配置できる。
【００１２】
本開示の第７側面に従う第８側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記第１側壁面と、前記第２側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度に等しく、前記第３側壁面と、前記第４側壁面とのなす角度は、３６０度を前記複数のティースに含まれるティースの数で割った角度に等しい。
第８側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、複数のティースを好適に円形状に配置できる。
【００１３】
本開示の第７または第８側面に従う第９側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記出力軸の回転軸心の軸方向から見て、前記第１側壁面と前記第３側壁面とは平行であり、前記第２側壁面と前記第４側壁面とは平行である。
第９側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、隣り合うティース間において磁束の偏りを生じ難くできる。第９側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、電気モータの出力を向上できる。
【００１４】
本開示の第７〜第９側面のいずれか１つに従う第１０側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記鍔部は、前記出力軸の回転軸心を中心とする第１仮想円に沿う第１周壁面と、前記出力軸の前記回転軸心を中心とし、前記第１仮想円とは異なる第２仮想円に沿う第２周壁面と、をさらに含む。
第１０側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、第１周壁面と第２周壁面とを同心円状に配置できる。第１０側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、電気モータの出力を向上できる。
【００１５】
本開示の第７〜第１０側面のいずれか１つに従う第１１側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記鍔部は、前記ロータに対向する対向面をさらに含み、前記対向面は、前記第３側壁面に接続される第１部分、前記第４側壁面に接続される第２部分、および、前記第１部分と前記第２部分との間に設けられる第３部分を含み、前記第１部分と前記第３部分との第１境界線は、前記第３側壁面に平行であり、前記第２部分と前記第３部分との第２境界線は、前記第４側壁面に平行であり、前記第１部分は、前記第１境界線から前記第１側壁面に向かうにつれて前記ティース本体側に傾斜し、前記第２部分は、前記第２境界線から前記第２側壁面に向かうにつれて前記ティース本体側に傾斜する。
第１１側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、トルクリップルを低減できる。
【００１６】
本開示の第６〜第１１側面のいずれか１つに従う第１２側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ベース部は、前記複数のティースがそれぞれ固定される固定部分を含む。
第１２側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、固定部分によって複数のティースをベース部に好適に固定できる。
【００１７】
本開示の第１２側面に従う第１３側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記固定部分は、前記ティース本体の基端部が挿入される孔を有する。
第１３側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、基端部を孔に挿入することによって複数のティースをベース部に簡単に固定部分に固定できる。
【００１８】
本開示の第１または第５側面に従う第１４側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記電気モータの前記出力軸に設けられる磁石と、前記電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記磁石の磁界を検出する磁気センサと、をさらに含む。
第１４側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、電気モータを制御する制御回路が設けられる回路基板に、磁気センサが設けられるため、配線を簡素にできる。第１４側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、出力軸に設けられる磁石の磁界を検出することによって出力軸の回転状態を検出できる。
【００１９】
本開示の第１〜第１４側面のいずれか１つに従う第１５側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記出力軸に設けられ、前記出力部に前記電気モータの駆動力を伝達するための出力歯車をさらに含む。
第１５側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、出力歯車によって電気モータの出力を出力部に好適に出力できる。
【００２０】
本開示の第１５側面に従う第１６側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ステータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において、前記出力歯車と前記ロータとの間に配置される。
第１６側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、ステータを、出力軸の回転軸心に沿う方向において、出力歯車とロータとの間に配置できる。
【００２１】
本開示の第１６側面に従う第１７側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ステータに設けられ、かつ、前記ロータおよび前記出力軸の少なくとも１つを回転可能に支持する軸受をさらに含む。
第１７側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、軸受によってロータおよび出力軸の少なくとも１つを好適に回転可能に支持できる。軸受は、ロータのみ、出力軸のみ、または、ロータおよび出力軸の両方を回転可能に支持できる。
【００２２】
本開示の第１７側面に従う第１８側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ステータには、前記出力軸の回転軸心に沿う方向に並ぶ複数の前記軸受が設けられる。
第１８側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、複数の軸受によってロータおよび出力軸の少なくとも１つを安定して支持できる。
【００２３】
本開示の第１７または第１８側面に従う第１９側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記軸受は、前記ステータの内周部に設けられる。
第１９側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、ステータの内周部とロータおよび出力軸の少なくとも１つとの間において、ロータおよび出力軸の少なくとも１つを好適に支持できる。
【００２４】
本開示の第１５側面に従う第２０側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ロータは、前記出力軸の回転軸心に沿う方向において、前記出力歯車と前記ステータとの間に配置される。
第２０側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、ロータを、出力軸の回転軸心に沿う方向において、出力歯車とステータとの間に配置できる。
【００２５】
本開示の第２０側面に従う第２１側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ハウジングに設けられ、前記ロータおよび前記出力軸の少なくとも１つを回転可能に支持する軸受をさらに含む。
第２１側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、軸受によってロータおよび出力軸の少なくとも１つを好適に回転可能に支持できる。
【００２６】
本開示の第２１側面に従う第２２側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記ハウジングには、前記出力軸の回転軸心に沿う方向に並ぶ複数の前記軸受が設けられる。
第２２側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、複数の軸受によってロータおよび出力軸の少なくとも１つを安定して支持できる。
【００２７】
本開示の第２１または第２２側面に従う第２３側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記軸受は、前記ロータの内周部に設けられる。
第２３側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、ロータの内周部において、ロータおよび出力軸の少なくとも１つを好適に支持できる。
【００２８】
本開示の第１〜第２３側面のいずれか１つに従う第２４側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記出力部は、前記クランク軸の回転軸心まわりに回転するように構成され、前記出力部は、筒状部分を有し、前記クランク軸は、前記筒状部分の内周を通過するように配置される。
第２４側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、出力部をクランク軸と同軸に配置できる。
【００２９】
本開示の第１〜第２４側面のいずれか１つに従う第２５側面の人力駆動車用ドライブユニットにおいて、前記電気モータの回転を減速して前記出力部に伝達する減速機構をさらに含む。
第２５側面の人力駆動車用ドライブユニットによれば、減速機構によって電気モータの回転を減速し、かつ、電気モータから出力部に与えられるトルクを増大できる。
【発明の効果】
【００３０】
本開示の人力駆動車用ドライブユニットは、人力駆動車の推進を好適にアシストできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態の人力駆動車用ドライブユニットの断面図。
【図２】図１のステータコアをティースの基端部側から見た平面図。
【図３】図１の磁石をステータ側から見た平面図。
【図４】図１のティースの斜視図。
【図５】図１のティースの平面図。
【図６】図１のティースの側面図。
【図７】図１のティースの周壁部のなす角度を示す模式図。
【図８】第２実施形態の人力駆動車用ドライブユニットの断面図。
【図９】変形例の人力駆動車用ドライブユニットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本明細書に記載される「少なくとも１つ」という表現を含む文章は、次のように理解できる。該当する文章に示される選択肢が２つの場合、その文章は、選択肢の１つのみ、または、選択肢の２つを含むことを意味する。該当する文章に示される選択肢が３つ以上の場合、その文章は、選択肢の１つのみ、または、２つ以上の任意の選択肢の組み合わせを含むことを意味する。
【００３３】
（第１実施形態）
図１〜図７を参照して、第１実施形態の人力駆動車用ドライブユニット１０について説明する。以後、人力駆動車用ドライブユニット１０を、単にドライブユニット１０と記載する。人力駆動車用ドライブユニット１０は、人力駆動車に用いられる。人力駆動車は、少なくとも人力駆動力Ｈによって駆動することができる車両である。人力駆動車は、車輪の数が限定されず、例えば１輪車および３輪以上の車輪を有する車両も含む。人力駆動車は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。自転車は、電気モータによって駆動力が与えられる電動自転車（Ｅ−ｂｉｋｅ）を含む。電動自転車は、電気モータによって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。以下、実施の形態において、人力駆動車を、２つの車輪を有する自転車として説明する。
【００３４】
ドライブユニット１０は、クランク軸１２を回転可能に支持するハウジング１４と、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２に連結される出力部１６と、出力部１６に駆動力を与えるように構成される電気モータ１８と、を含む。電気モータ１８は、出力軸２０と、ハウジング１４に固定して設けられるステータ２２と、出力軸２０に固定され、磁石２４を有するロータ２６と、を含む。ロータ２６は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいてステータ２２に対向するように配置され、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおけるステータ２２の一方側のみに配置される。ドライブユニット１０は、クランク軸１２をさらに含むことが好ましい。クランク軸１２は、ハウジング１４を貫通する。電気モータ１８は、アキシャルギャップ型のモータである。
【００３５】
ハウジング１４は、人力駆動車のフレームに取り付けられるように構成される。ハウジング１４は、第１ハウジング部１４Ａ、第２ハウジング部１４Ｂ、および、第３ハウジング部１４Ｃを含む。第１ハウジング部１４Ａは、クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、ドライブユニット１０の一方の側面を含む。第２ハウジング部１４Ｂおよび第３ハウジング部１４Ｃは、クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、ドライブユニット１０の他方の側面を含む。第１ハウジング部１４Ａと第２ハウジング部１４Ｂとは、第１収容空間Ｓ１を形成する。第１収容空間Ｓ１には、減速機構３８、クランク軸１２の一部、および、出力部１６の一部が配置される。第３ハウジング部１４Ｃは、第２ハウジング部１４Ｂに取り付けられる。第２ハウジング部１４Ｂと第３ハウジング部１４Ｃとは、第２収容空間Ｓ２を形成する。第２収容空間Ｓ２には、電気モータ１８のロータ２６およびステータ２２が配置される。第２ハウジング部１４Ｂの第２収容空間Ｓ２側の側面には孔１４Ｄが設けられる。孔１４Ｄは、クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、第２ハウジング部１４Ｂを貫通する。第３ハウジング部１４Ｃは、第２ハウジング部１４Ｂの孔１４Ｄの第１ハウジング部１４Ａとは反対側の開口を覆うように、第２ハウジング部１４Ｂに設けられる。第１ハウジング部１４Ａは、第２ハウジング部１４Ｂに、例えば結合部材によって固定される。第３ハウジング部１４Ｃは、第２ハウジング部１４Ｂに、例えば結合部材によって固定される。結合部材は、例えばボルトまたは接着剤などを含む。
【００３６】
出力部１６は、クランク軸１２の回転軸心Ｃ２まわりに回転するように構成される。出力部１６は、筒状部分１６Ａを有する。クランク軸１２は、筒状部分１６Ａの内周を通過するように配置されることが好ましい。クランク軸１２の回転軸心Ｃ２は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１と平行することが好ましい。クランク軸１２の第１端部１２Ａは、第１軸受２８を介してハウジング１４に支持される。第１軸受２８は、例えば、転がり軸受を含む。第１軸受２８は、すべり軸受であってもよい。クランク軸１２の第２端部１２Ｂは、クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、出力部１６の筒状部分１６Ａの内周からハウジング１４の外側に突出する。出力部１６は、第２軸受３０を介してハウジング１４に支持される。第２軸受３０は、例えば、転がり軸受を含む。第２軸受３０は、すべり軸受であってもよい。クランク軸１２と出力部１６の筒状部分１６Ａとの間には、第３軸受３２が設けられる。第３軸受３２は、例えば、すべり軸受けを含む。第３軸受３２は、転がり軸受であってもよい。
【００３７】
ドライブユニット１０は、第１ワンウェイクラッチ３４と、伝達部材３５と、をさらに含む。伝達部材３５は、クランク軸１２に設けられ、クランク軸１２と一体に回転するように構成される。伝達部材３５は、筒状に形成される。クランク軸１２は、伝達部材３５と同軸に配置される。クランク軸１２の一部は、伝達部材３５の内周側に配置される。クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、クランク軸１２は、伝達部材３５の両端部から突出する。クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、伝達部材３５の第１端部３５Ａは、クランク軸１２に固定される。伝達部材３５は、クランク軸１２と一体に形成されてもよい。第１ワンウェイクラッチ３４は、伝達部材３５と出力部１６との間に設けられる。第１ワンウェイクラッチ３４は、クランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な方向において、伝達部材３５の第２端部３５Ｂの外周部と、出力部１６の筒状部分１６Ａの内周部との間に設けられる。第１ワンウェイクラッチ３４は、内輪体と、外輪体と、内輪体および外輪体の間に配置される伝達体とを含む。第１ワンウェイクラッチ３４の内輪体は、伝達部材３５と一体に形成されてもよい。第１ワンウェイクラッチ３４の外輪体は、出力部１６と一体に形成されてもよい。第１ワンウェイクラッチ３４は、ラチェット式のクラッチであってもよく、ローラクラッチであってもよく、スプラグ式のクラッチであってもよい。第１ワンウェイクラッチ３４は、クランク軸１２の第１方向の回転を出力部１６に伝達し、出力部１６の第１方向の回転をクランク軸１２に伝達しない。
【００３８】
ドライブユニット１０は、出力軸２０に設けられ、出力部１６に電気モータ１８の駆動力を伝達するための出力歯車３６をさらに含むことが好ましい。出力歯車３６は、出力軸２０の第１端部２０Ａに設けられる。出力歯車３６は、出力軸２０の外周部に形成されてもよく、出力軸２０と別体に形成されて、出力軸２０に取り付けられてもよい。
【００３９】
ドライブユニット１０は、電気モータ１８の回転を減速して出力部１６に伝達する減速機構３８をさらに含むことが好ましい。本実施形態の減速機構３８は、電気モータ１８の回転を２段階で減速して出力部１６に伝達する。減速機構３８は、電気モータ１８の回転を１段階で減速して出力部１６に伝達してもよく、電気モータ１８の回転を３段階以上で減速して出力部１６に伝達してもよい。減速機構３８は、複数の歯車を含む。減速機構３８は、遊星歯車機構を含んでもよく、ベルトおよびプーリを含んでもよい。本実施形態の減速機構３８は、出力歯車３６、第１歯車４０、第２歯車４２、および、第３歯車４４を含む。
【００４０】
第１歯車４０および第２歯車４２は、伝達軸４６の外周部に設けられる。第１歯車４０は、伝達軸４６の外周部に伝達軸４６と一体に形成されてもよく、伝達軸４６と別体に形成されて、伝達軸４６に取り付けられてもよい。第２歯車４２は、伝達軸４６の外周部に伝達軸４６と一体に形成されてもよく、伝達軸４６と別体に形成されて、伝達軸４６に取り付けられてもよい。伝達軸４６は、ハウジング１４に回転可能に支持される。伝達軸４６の両端部は、一対の第４軸受４８を介してハウジング１４に支持される。一対の第４軸受４８は、例えば、転がり軸受を含む。一対の第４軸受４８は、すべり軸受であってもよい。
【００４１】
第１歯車４０は、出力歯車３６と噛み合う。第１歯車４０の歯数は、出力歯車３６の歯数よりも多い。第２歯車４２は、伝達軸４６のうちの第１歯車４０とは異なる部分に設けられる。第２歯車４２は、出力軸２０の軸方向において、伝達軸４６のうちの出力歯車３６および第１歯車４０よりもステータ２２側に設けられることが好ましい。第３歯車４４は、出力部１６の外周部に設けられる。第３歯車４４は、出力部１６の筒状部分１６Ａの外周部に形成されてもよく、筒状部分１６Ａと別体に形成されて、筒状部分１６Ａに取り付けられてもよい。第３歯車４４は、第２歯車４２と噛み合う。第３歯車４４の歯数は、第２歯車４２の歯数よりも多い。第３歯車４４は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａに垂直な方向において、少なくとも一部が第１ワンウェイクラッチ３４に重なるように配置される。第１歯車４０および出力歯車３６は、はすば歯車であってもよく、平歯車であってもよい。第２歯車４２および第３歯車４４は、はすば歯車であってもよく、平歯車であってもよい。伝達軸４６の回転軸心は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１およびクランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行である。伝達軸４６の回転軸心は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１およびクランク軸１２の回転軸心Ｃ２を含み、かつ、出力軸２０の回転軸心Ｃ１およびクランク軸１２の回転軸心Ｃ２に平行な第１平面上に配置されてもよく、第１平面上から離れて配置されてもよい。伝達軸４６の回転軸心が第１平面上から離れて配置される場合、伝達軸４６の回転軸心から出力軸２０の回転軸心Ｃ１までの最短距離と、伝達軸４６の回転軸心からクランク軸１２の回転軸心Ｃ２までの最短距離とは、好ましくは、出力軸の回転軸心Ｃ１からクランク軸１２の回転軸心Ｃ２までの最短距離よりも短い。
【００４２】
ドライブユニット１０は、第２ワンウェイクラッチ５０をさらに含むことが好ましい。第２ワンウェイクラッチ５０は、出力軸２０から出力部１６までの間に設けられる。図１では、第２ワンウェイクラッチ５０は、伝達軸４６と第１歯車４０との間に設けられる。第２ワンウェイクラッチ５０は、伝達軸４６と第２歯車４２との間に設けられてもよく、出力歯車３６と出力軸２０との間に設けられてもよく、出力部１６と第３歯車４４との間に設けられてもよい。第２ワンウェイクラッチ５０は、ラチェット式のクラッチであってもよく、ローラクラッチであってもよく、スプラグ式のクラッチであってもよい。第２ワンウェイクラッチ５０の一部は、出力軸２０、出力歯車３６、伝達軸４６、第１歯車４０、第２歯車４２、第３歯車４４、または、出力部１６と一体に形成されてもよい。
【００４３】
電気モータ１８は、少なくとも一部分が第２ハウジング部１４Ｂの孔１４Ｄに挿入される。ステータ２２は、第２ハウジング部１４Ｂの孔１４Ｄを塞ぐように第２ハウジング部１４Ｂに固定される。ステータ２２は、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコア５２を含む。ステータコア５２は、全体が圧粉磁心によって形成されてもよい。
【００４４】
ステータコア５２は、ベース部５４と、ベース部５４に設けられる複数のティース５６と、を含むことが好ましい。ステータコア５２のうち、少なくとも複数のティース５６は、圧粉磁心によって形成されることが好ましい。ベース部５４は、圧粉磁心によって形成されてもよく、電磁鋼板によって形成されていてもよい。複数のティース５６に含まれる各ティース５６は、ティース本体５８と、ティース本体５８の遊端部５８Ａに設けられる鍔部６０と、を含むことが好ましい。ティース本体５８と、鍔部６０とは、圧粉磁心によって一体に形成されることが好ましい。図２のステータコア５２は、１２個のティース５６を含む。ティース本体５８には、コイル６２が巻き掛けられる。ティース本体５８と鍔部６０とは、別体に形成され、互いに固定されてもよい。ティース本体５８と鍔部６０とが別体に形成される場合、ティース本体５８および鍔部６０の少なくとも１つは圧粉磁心によって形成される。
【００４５】
ベース部５４は、複数のティース５６がそれぞれ固定される固定部分５４Ａを含む。固定部分５４Ａは、ティース本体５８の基端部５８Ｂが挿入される孔５４Ｂを有することが好ましい。ベース部５４は、環状に形成される。ベース部５４は、固定部分５４Ａと、軸受保持部５４Ｄと、を有する。固定部分５４Ａは、実質的に円盤形状を有する。出力軸２０の回転軸心Ｃ１まわりのベース部５４の外周部は、第２ハウジング部１４Ｂに固定される。ベース部５４は、ハウジング１４に、例えばボルト、接着剤、または、ボルトおよび接着剤の両方によって固定される。本実施形態では、ベース部５４は、ハウジング１４とは別体に形成されてハウジング１４に固定されるが、ベース部５４は、ハウジング１４と一体に形成されてもよい。ベース部５４を、第２ハウジング部１４Ｂと一体に形成する場合、部品点数を削減できる。複数のティース５６は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１まわりに予め定める間隔をあけて、出力軸２０の回転軸心Ｃ１から実質的に等しい距離に配置される。孔５４Ｂは、複数のティース５６の配置位置に対応して、出力軸２０の回転軸心Ｃ１まわりに周方向に間隔をあけて配置される。孔５４Ｂは、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、固定部分５４Ａを貫通するように形成されてもよく、貫通しないように固定部分５４Ａに形成されてもよい。複数のティース５６は、基端部５８Ｂが固定部分５４Ａの孔５４Ｂに挿入された状態でベース部５４に固定される。複数のティース５６は、基端部５８Ｂに接着剤によって固定されてもよい。本実施形態では、複数のティース５６は、複数のティース５６にコイル６２が巻かれた状態で、絶縁性の樹脂材料によって形成される樹脂部６３にモールドされてベース部５４に固定される。ベース部５４は、バックヨークとして機能する。
【００４６】
ステータ２２は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、出力歯車３６とロータ２６との間に配置される。ドライブユニット１０は、ステータ２２に設けられ、かつ、ロータ２６および出力軸２０の少なくとも１つを回転可能に支持する軸受６４をさらに含むことが好ましい。ステータ２２には、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａに並ぶ複数の軸受６４が設けられることが好ましい。軸受６４は、ステータ２２の内周部に設けられることが好ましい。ステータ２２のベース部５４の中心部には、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、ベース部５４を貫通する孔５４Ｃが形成される。出力軸２０は、出力軸２０のうちの回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの中間部分が、孔５４Ｃを通過するように配置される。軸受６４は、ベース部５４の孔５４Ｃに設けられる。軸受６４は、内輪体と、外輪体と、内輪体および外輪体の間に配置される複数の転動体を含む。軸受６４の外輪体の外周面は、ベース部５４の孔５４Ｃを定義する内周面に取り付けられる。軸受６４の外輪体は、例えば圧入してベース部５４に固定される。軸受６４の外輪体は、ベース部５４と一体に形成されてもよい。軸受６４の内輪体の内周面は、出力軸２０の外周面に取り付けられる。軸受６４の内輪体は、例えば圧入によって出力軸２０に固定される。軸受６４の内輪体は、出力軸２０と一体に形成されてもよい。複数の軸受６４は、好ましくは、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、相互にわずかな間隔を開けて配置される。出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて隣接する軸受６４の間には、隣接する軸受６４の間隔を調節するための部材が配置されてもよい。軸受６４は、例えば、転がり軸受を含む。軸受６４は、すべり軸受けであってもよい。ベース部５４の内周部は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａに固定部分５４Ａから突出する軸受保持部５４Ｄを有する。軸受保持部５４Ｄは、円柱形状を有する。軸受保持部５４Ｄは、軸受６４の外輪体を保持する。軸受保持部５４Ｄは、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、ロータ２６から最も遠い位置に配置される第１端部を含む。軸受保持部５４Ｄの第１端部は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に向かって延びる１または複数の凸部５４Ｅを有する。本実施形態では、凸部５４Ｅは、円環状のフランジを含む。複数の軸受６４のうちのロータ２６から最も遠い位置に配置される軸受６４の外輪体は、凸部５４Ｅとの接触によって、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの一方Ａ１への移動が規制される。
【００４７】
本実施形態では、ベース部５４は、第２ハウジング部１４Ｂと一体に形成される。ベース部５４には、第４軸受４８を保持する第４軸受保持部５４Ｆが形成される。第４軸受保持部５４Ｆは、第２ハウジング部１４Ｂのうちの第１収容空間Ｓ１側の側面部に設けられる。第４軸受保持部５４Ｆは、第４軸受４８の外周部を保持する凹部を含む。出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａから見て、伝達軸４６の少なくとも一部は、電気モータ１８に重なる位置に配置される。
【００４８】
ロータ２６は、出力軸２０の第２端部２０Ｂの外周部に設けられる。ロータ２６は、実質的に円盤形状のベース部２６Ａと、複数の磁石２４と含む。ベース部２６Ａの中央部には、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいてベース部２６Ａを貫通する孔２６Ｂが形成される。出力軸２０の一部は、ベース部２６Ａの孔２６Ｂに配置されて、出力軸２０がベース部２６Ａを貫通する。ベース部２６Ａの孔２６Ｂを定義する内周面に、出力軸２０の第２端部２０Ｂの外周部が固定される。ベース部２６Ａは、出力軸２０にボルトによって固定されてもよく、かしめによって固定されてもよく、接着剤によって固定されてもよい。ベース部２６Ａは、出力軸２０と一体に形成されていてもよい。出力軸２０の第２端部２０Ｂは、第１端部２０Ａ側から順番に配置される第１部分２１Ａ、第２部分２１Ｂ、および、第３部分２１Ｃを含む。第１部分２１Ａ、第２部分２１Ｂ、および、第３部分２１Ｃのそれぞれは、実質的に円柱形状を有する。第１部分２１Ａの直径は、好ましくは、第１端部２０Ａの直径よりも大きい。これによって、軸受６４によって出力軸２０を安定して保持させることができる。第２部分２１Ｂの直径は、第１部分２１Ａの直径よりも大きい。第２部分２１Ｂは、複数の軸受６４のうちロータ２６に最も近い軸受６４の内輪との接触によって、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの他方Ａ２への移動が規制される。第３部分２１Ｃの直径は、第２部分２１Ｂの直径よりも小さい。ベース部２６Ａは、第２部分２１Ｂの側面との接触によって、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの一方Ａ１への移動が規制される。
【００４９】
複数の磁石２４は、ベース部２６Ａのうちのステータ２２と対向する面に設けられる。複数の磁石２４の数は、ティース５６の数よりも多いことが好ましい。複数の磁石２４は、板状に形成されることが好ましい。ティース５６側から見た複数の磁石２４のそれぞれの平面視形状は、複数の磁石２４側から見た鍔部６０の平面視形状と相似していることが好ましい。複数の磁石２４は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１まわりに予め定める間隔をあけて、出力軸２０の回転軸心Ｃ１から実質的に等しい距離に配置される。
【００５０】
ティース本体５８は、出力軸２０の径方向および出力軸２０の回転軸心Ｃ１の軸方向に沿う第１側壁面５８Ｃ、および、出力軸２０の径方向および出力軸２０の回転軸心Ｃ１の軸方向に沿い、かつ、第１側壁面５８Ｃと異なる第２側壁面５８Ｄを含むことが好ましい。鍔部６０は、出力軸２０の径方向および出力軸２０の回転軸心Ｃ１の軸方向に沿う第３側壁面６０Ａ、および、出力軸２０の径方向および出力軸２０の回転軸心Ｃ１の軸方向に沿い、かつ、第３側壁面６０Ａと異なる第４側壁面６０Ｂを含むことが好ましい。第１側壁面５８Ｃと、第２側壁面５８Ｄとのなす角度Ｄ１は、３６０度を複数のティース５６に含まれるティース５６の数で割った角度Ｄ２以下である。第３側壁面６０Ａと、第４側壁面６０Ｂとのなす角度Ｄ３は、３６０度を複数のティース５６に含まれるティース５６の数で割った角度Ｄ２以下であることが好ましい。第１側壁面５８Ｃと、第２側壁面５８Ｄとのなす角度Ｄ１は、３６０度を複数のティース５６に含まれるティース５６の数で割った角度Ｄ２に等しいことがより好ましい。第３側壁面６０Ａと、第４側壁面６０Ｂとのなす角度Ｄ３は、３６０度を複数のティース５６に含まれるティース５６の数で割った角度Ｄ２に等しいことがより好ましい。
【００５１】
出力軸２０の回転軸心Ｃ１の軸方向から見て、第１側壁面５８Ｃと第３側壁面６０Ａとは平行であり、第２側壁面５８Ｄと第４側壁面６０Ｂとは平行であることが好ましい。
【００５２】
鍔部６０は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１を中心とする第１仮想円Ｘ１に沿う第１周壁面６０Ｃと、出力軸２０の回転軸心Ｃ１を中心とし、第１仮想円Ｘ１とは異なる第２仮想円Ｘ２に沿う第２周壁面６０Ｄと、をさらに含むことが好ましい。第１仮想円Ｘ１の半径は、第２仮想円Ｘ２の半径よりも小さい。
【００５３】
鍔部６０は、ロータ２６に対向する対向面６０Ｅをさらに含むことが好ましい。対向面６０Ｅは、第３側壁面６０Ａに接続される第１部分６０Ｆ、第４側壁面６０Ｂに接続される第２部分６０Ｇ、および、第１部分６０Ｆと第２部分６０Ｇとの間に設けられる第３部分６０Ｈを含む。第１部分６０Ｆと第３部分６０Ｈとの第１境界線Ｌ１は、第３側壁面６０Ａに平行であることが好ましい。第２部分６０Ｇと第３部分６０Ｈとの第２境界線Ｌ２は、第４側壁面６０Ｂに平行であることが好ましい。第１部分６０Ｆは、第１境界線Ｌ１から第１側壁面５８Ｃに向かうにつれてティース本体５８側に傾斜することが好ましい。第２部分６０Ｇは、第２境界線Ｌ２から第２側壁面５８Ｄに向かうにつれてティース本体５８側に傾斜することが好ましい。第１部分６０Ｆは、平面を含むことが好ましい。第２部分６０Ｇは、平面を含むことが好ましい。第３部分６０Ｈは、平面を含むことが好ましい。ステータコア５２が樹脂材料によってモールド成形される場合、対向面６０Ｅのうちの第３部分６０Ｈのみが露出するように、樹脂材料がステータ２２を覆うようにしてもよい。
【００５４】
ドライブユニット１０は、電気モータ１８を制御する制御回路が設けられる回路基板６５と、磁気センサ６８と、をさらに含むことが好ましい。回路基板６５は、第１収容空間Ｓ１に設けられる。回路基板６５は、少なくとも一部分が出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａから見て、電気モータ１８に重なる位置に配置される。回路基板６５は、回路基板６５の厚み方向が出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａと平行になるように、ハウジング１４に設けられる。磁気センサ６８は、好ましくは、ロータ２６の磁石２４の磁界を検出する。ドライブユニット１０には、磁気センサ６８は、例えば回路基板６６に実装される。回路基板６６は、第２収容空間Ｓ２に配置される。回路基板６６は、磁気センサ６８が磁石２４の磁界を検出可能な位置に配置される。回路基板６６は、ハウジング１４またはステータコア５２に固定される。磁気センサ６８は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、磁石２４と少なくとも一部が対向する位置またはその近傍に配置される。磁気センサ６８は、好ましくは、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、ロータ２６と、ベース部５４との間に配置される。磁気センサ６８は、磁石２４の磁界を検出することによって、ロータ２６の回転状態に対応する信号を検出する。ロータ２６の回転状態は、ロータ２６の回転速度および回転角度の少なくとも１つを含む。磁気センサ６８は、回路基板６６を介して回路基板６５と電気的に接続される。第２ハウジング部１４Ｂおよびベース部５４の少なくとも１つには、第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２とを連通する貫通孔が形成され、回路基板６６と回路基板６５とは、第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２とを連通する貫通孔を通る電気配線を介して接続される。電気配線は、電気ワイヤおよびピン部材の少なくとも１つを含む。ステータコア５２が樹脂材料によってモールド成形される場合、回路基板６６もステータコア５２とともにモールド成形されてもよい。
【００５５】
ドライブユニット１０は、トルクセンサ７０をさらに含むことが好ましい。トルクセンサ７０は、人力駆動力ＨのトルクＴＨを検出するために用いられる。トルクセンサ７０は、例えば、ハウジング１４に設けられる。トルクセンサ７０は、第１収容空間Ｓ１に配置される。トルクセンサ７０は、クランク軸１２に入力される人力駆動力ＨのトルクＴＨを検出する。トルクセンサ７０は、例えば、動力伝達経路に第１ワンウェイクラッチ３４が設けられる場合、第１ワンウェイクラッチ３４よりも上流側に設けられる。トルクセンサ７０は、例えば、磁歪センサを含む。トルクセンサ７０が磁歪センサを含む場合、伝達部材３５の外周面に磁歪素子が形成され、伝達部材３５の外周に磁歪センサが配置される。トルクセンサ７０は、無線または有線の通信部を含んでいてもよい。トルクセンサ７０の通信部は、回路基板６６に設けられる制御回路と通信可能に構成される。
【００５６】
回路基板６６に設けられる制御回路は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御回路は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。回路基板６６は、記憶部をさらに含んでいてもよい。記憶部には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。記憶部は、回路基板６６とは異なる基板に設けられてもよい。制御回路は、駆動回路をさらに含むことが好ましい。駆動回路は、インバータ回路を含む。駆動回路は、バッテリから電気モータ１８に供給される電力を制御する。バッテリは、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリは、電気モータ１８に電力を供給する。バッテリは、回路基板６６に設けられる制御回路と有線または無線によって通信可能に接続されている。バッテリは、例えば電力線通信（ＰＬＣ；power line communication）によって回路基板６６に設けられる制御回路と通信可能である。バッテリは、人力駆動車のうちのドライブユニット１０とは異なる場所に設けられることが好ましい。バッテリは、人力駆動車のフレームの外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレームの内部に収容されてもよい。
【００５７】
回路基板６６に設けられる制御回路は、例えば、人力駆動力Ｈに対して、電気モータ１８によるアシスト力が所定の比率Ｘになるように、電気モータ１８を制御する。制御回路は、例えば、人力駆動車の人力駆動力ＨのトルクＴＨに対する、電気モータ１８によるアシスト力の出力トルクＴＭが所定の比率Ｘになるように、電気モータ１８を制御してもよい。制御回路は、例えば、人力駆動力Ｈに対する電気モータ１８の出力の比率Ｘの異なる複数の制御モードから選択される１つの制御モードで電気モータ１８を制御する。人力駆動車の人力駆動力ＨのトルクＴＨに対する電気モータ１８の出力トルクＴＭのトルク比率ＸＴを、比率Ｘと記載する場合がある。制御回路は、例えば、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨ（ワット）に対して、電気モータ１８の仕事率ＷＭ（ワット）が所定の比率Ｘになるように、電気モータ１８を制御してもよい。人力駆動車の人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨに対する電気モータ１８の出力の仕事率ＷＭの比率ＸＷを、比率Ｘと記載する場合がある。人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨは、人力駆動力Ｈとクランク軸１２の回転速度との乗算によって算出される。電気モータ１８の出力が減速機構３８を介して人力駆動力Ｈの動力経路に入力される場合は、減速機構３８の出力を、電気モータ１８の出力とする。制御回路は、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨまたはトルクＴＨに応じて、制御指令を電気モータ１８の駆動回路に出力する。制御指令は、例えばトルク指令値を含む。制御回路は、ロータ２６の回転速度および回転角度の少なくとも１つに応じて電気モータ１８を制御する。
【００５８】
制御回路は、電気モータ１８の出力の上限値ＭＸが所定値以下になるように電気モータ１８を制御してもよい。制御回路は、例えば、上限値ＭＸの異なる複数の制御モードから選択される１つの制御モードで電気モータ１８を制御する。電気モータ１８の出力は、電気モータ１８の出力トルクＴＭを含む。電気モータ１８の出力は、電気モータ１８の仕事率ＷＭを含んでいてもよい。この場合、制御回路は、電気モータ１８の仕事率ＷＭが所定値ＷＭ１以下になるように電気モータ１８を制御する。所定値ＷＭ１は、一例では、５００ワットである。所定値ＷＭ１は、別の例では、３００ワットである。制御回路は、トルク比率ＸＴが所定トルク比率ＸＴ１以下になるように電気モータ１８を制御してもよい。所定トルク比率ＸＴ１は、一例では、３００％である。
【００５９】
複数の制御モードのそれぞれにおいて、比率Ｘおよび電気モータ１８の出力の上限値ＭＸの少なくとも１つが異なっていてもよい。複数の制御モードのそれぞれにおいて、比率Ｘのみ、上限値ＭＸのみ、または、比率Ｘおよび上限値ＭＸの両方が異なっていてもよい。この場合、制御回路は、電気モータ１８の出力が選択されている電気モータ１８の制御モードにおいて規定される比率Ｘ以下、かつ、所定値以下になるように電気モータ１８を制御する。
【００６０】
（第２実施形態）
図８を参照して、第２実施形態のドライブユニット１０について説明する。第２実施形態のドライブユニット１０は、電気モータ８０の部材配置と、回路基板６５および回路基板６６の構成と、が異なる点以外は、第１実施形態のドライブユニット１０と同様であるため、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６１】
ドライブユニット１０は、ハウジング１４と、出力部１６と、電気モータ８０と、を含む。電気モータ８０は、出力軸２０と、ハウジング１４に固定して設けられるステータ８２と、出力軸２０に固定され、磁石２４を有するロータ８４と、を含む。ロータ８４は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいてステータ８２に対向するように配置され、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおけるステータ８２の一方側のみに配置される。本実施形態では、第２ハウジング部１４Ｂと第３ハウジング部１４Ｃとは一体に形成されて、第４ハウジング部１４Ｘを形成する。第１ハウジング部１４Ａと第４ハウジング部１４Ｘとは、第４収容空間Ｓ４を形成する。第４収容空間Ｓ４には、減速機構３８、クランク軸１２の一部、出力部１６の一部、および、電気モータ８０が配置される。ロータ８４は、出力軸２０と一体に形成されていてもよく、出力軸２０と別体に形成されて、出力軸２０に相対回転不能に取り付けられてもよい。電気モータ８０は、アキシャルギャップ型のモータである。
【００６２】
ハウジング１４には、第４軸受４８を保持する第４軸受保持部１４Ｅが形成される。第４軸受保持部１４Ｅは、第４ハウジング部１４Ｘから第４収容空間Ｓ４に向かって突出する部分に設けられる。第４軸受保持部１４Ｅは、第４軸受４８の外周部を保持する凹部を含む。出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａから見て、伝達軸４６の少なくとも一部は、電気モータ８０に重なる位置に配置される。
【００６３】
電気モータ８０は、第４ハウジング部１４Ｘの第４収容空間Ｓ４側の側面部に固定される。ステータ８２は、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコア５２を含む。本実施形態のティース５６は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、遊端部５８Ａが、基端部５８Ｂよりも出力歯車３６側に配置される。
【００６４】
ベース部７２は、複数のティース５６がそれぞれ固定される固定部分５４Ａを含む。本実施形態では、複数のティース５６は、複数のティース５６にコイル６２が巻かれた状態で、固定部分５４Ａに固定される。複数のティース５６は、絶縁性の樹脂材料によって形成される樹脂部６３にモールドされる。ベース部７２は、バックヨークとして機能する。
【００６５】
ステータ８２は、出力軸２０の第２端部２０Ｃ側において、第４ハウジング部１４Ｘの第４収容空間Ｓ４側の側面に取り付けられる。ステータ８２は、ベース部７２と、ベース部７２に設けられる複数のティース５６と、を含むことが好ましい。本実施形態では、ステータコア５２のうち、少なくとも複数のティース５６が圧粉磁心によって形成される。ベース部７２は、圧粉磁心によって形成されてもよく、電磁鋼板によって形成されていてもよい。ベース部７２は、複数のティース５６がそれぞれ固定される固定部分５４Ａを含む。ステータ２２のベース部７２の中心部には、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、ベース部７２を貫通する孔７２Ａが形成される。ベース部７２は、第１実施形態のベース部５４から、軸受保持部５４Ｄおよび第４軸受保持部５４Ｆを省略した形状を有する。
【００６６】
ベース部７２は、実質的に円盤形状を有する。出力軸２０の回転軸心Ｃ１まわりのベース部７２の外周部は、第４ハウジング部１４Ｘに固定される。本実施形態では、ベース部７２は、第４ハウジング部１４Ｘと別体に形成される。ベース部７２は、第４ハウジング部１４Ｘに、例えばボルト、接着剤、または、ボルトおよび接着剤の両方によって固定される。本実施形態では、ベース部７２は、第４ハウジング部１４Ｘとは別体に形成されて第４ハウジング部１４Ｘに固定されるが、ベース部７２は、第４ハウジング部１４Ｘと一体に形成されてもよい。ベース部７２を、第４ハウジング部１４Ｘと一体に形成する場合、部品点数を削減できる。
【００６７】
ロータ８４は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、出力歯車３６とステータ８２との間に配置される。ロータ８４は、出力軸２０の第２端部２０Ｃの外周部に設けられる。ロータ８４の中心部には、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、ロータ８４を貫通する孔８４Ｂが形成される。ロータ８４は、ベース部８４Ｃと、軸受保持部８４Ｄと、を有する。ベース部８４Ｃは、実質的に円盤形状を有する。出力軸２０の第２端部２０Ｃは、出力軸２０の径方向の外方に向かって突出する突出部２０Ｄを含む。ベース部８４Ｃの内周部８４Ａは、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにベース部８４Ｃから突出する軸受保持部８４Ｄを有する。軸受保持部８４Ｄは、円柱形状を有する。突出部２０Ｄのうちの出力軸２０の径方向の外方の端部は、ロータ８４の軸受保持部８４Ｄのうちの出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの一方Ａ１側の端部に接続される。本実施形態では、ロータ８４と出力軸２０とは、一体に形成される。ロータ８４と出力軸２０とは、別体に形成されて一体に回転するように接続されてもよい。本実施形態の鍔部６０の対向面６０Ｅは、ロータ８４に対向することが好ましい。磁石２４は、ロータ８４のうちのステータ８２と対向する面に設けられる。本実施形態の磁石２４およびティース５６の形状は、第１実施形態の磁石２４およびティース５６の形状と等しい。
【００６８】
ドライブユニット１０は、ハウジング１４に設けられ、ロータ８４および出力軸２０の少なくとも１つを回転可能に支持する軸受８６をさらに含むことが好ましい。ハウジング１４には、出力軸２０の回転軸心に沿う方向Ａに並ぶ複数の軸受８６が設けられることが好ましい。軸受８６は、ロータ８４の内周部に設けられることが好ましい。ベース部７２の中心部には、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、ベース部７２を貫通する孔７２Ａが形成される。第４ハウジング部１４Ｘには、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、出力軸２０と同軸に配置される凸部１５が設けられる。凸部１５は、第４ハウジング部１４Ｘの第４収容空間Ｓ４側の側面から、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａに第１ハウジング部１４Ａに向かって突出する。凸部１５は、円柱形状を有する。凸部１５の一部は、孔７２Ａに配置される。
【００６９】
凸部１５は、ロータ８４のベース部８４Ｃの内周部８４Ａに配置される。軸受８６は、ロータ８４の内周部８４Ａと凸部１５の外周部との間に設けられる。軸受８６は、内輪体と、外輪体と、内輪体および外輪体の間に配置される複数の転動体を含む。軸受８６の外輪体の外周面は、ロータ８４の内周面に取り付けられる。軸受８６の外輪体は、例えば圧入してロータ８４の軸受保持部８４Ｄに固定される。軸受８６の外輪体は、ロータ８４と一体に形成されてもよい。軸受８６の内輪体の内周面は、凸部１５の外周面に取り付けられる。軸受８６の内輪体は、例えば圧入によって凸部１５に固定される。軸受８６の内輪体は、凸部１５と一体に形成されてもよい。複数の軸受８６は、好ましくは、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、相互にわずかな間隔を開けて配置される。出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて隣接する軸受８６の間には、隣接する軸受８６の間隔を調節するための部材が配置されてもよい。軸受８６は、例えば、転がり軸受を含む。軸受８６は、すべり軸受けであってもよい。
【００７０】
凸部１５は、第４ハウジング部１４Ｘ側から順番に配置される第１部分１５Ａ、および、第２部分１５Ｂを含む。第１部分１５Ａ、および、第２部分１５Ｂのそれぞれは、実質的に円柱形状を有する。第１部分１５Ａの直径は、好ましくは、第２部分１５Ｂの直径よりも大きい。複数の軸受８６は、第２部分１５Ｂに配置される。複数の軸受８６のうちの第１部分１５Ａに最も近い軸受８６の内輪は、第２部分１５Ｂとの接触によって、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの他方Ａ２への移動が規制される。出力軸２０は、第２端部２０Ｃが第２部分１５Ｂの側面と接触しないように、第２部分１５Ｂの側面から所定の間隔を開けて配置される。出力軸２０は、第２端部２０Ｃが複数の軸受８６のうちの第１部分１５Ａから最も遠い軸受８６の外輪に接触するように配置されて、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａの他方Ａ２への移動が規制される。
【００７１】
ドライブユニット１０は、電気モータ１８を制御する制御回路が設けられる回路基板６９と、回路基板６９に設けられる磁気センサ６８と、をさらに含むことが好ましい。回路基板６９は、第１実施形態の回路基板６５と回路基板６６とを、１つの回路基板に統合して構成される。ドライブユニット１０は、回路基板６９とは別体の回路基板をさらに含んでいてもよい。回路基板６９とは別体の回路基板には、電気モータ１８を制御する制御回路の一部が設けられてもよい。回路基板６９とは別体の回路基板には、電気モータ１８を制御する制御回路および磁気センサ６８は設けられないことが好ましい。回路基板６９の少なくとも一部分は、ロータ８４と第４ハウジング部１４Ｘとの間に形成される空間Ｓ５に配置される。回路基板６９は、磁気センサ６８が磁石２４の磁界を検出可能な位置に配置される。回路基板６９は、ハウジング１４またはステータコア５２に固定される。磁気センサ６８は、回路基板６９を介して回路基板６５と電気的に接続される。ステータコア５２が樹脂材料によってモールド成形される場合、回路基板６９もステータコア５２とともにモールド成形されてもよい。
【００７２】
（変形例）
実施形態に関する説明は、本発明に従う人力駆動車用ドライブユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う人力駆動車用ドライブユニットは、例えば以下に示される実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
・各実施形態において、第１ワンウェイクラッチ３４を省略して、第３歯車４４、伝達部材、出力部１６、および、第２ワンウェイクラッチの構成を、図９に示すように変更してもよい。図９の出力部１６は、第３歯車４４と、筒状部分１６Ａとが別体に形成され、第２ワンウェイクラッチ８８は、第３歯車４４と、筒状部分１６Ａとの間に配置される。第２ワンウェイクラッチ８８は、ラチェット式のクラッチであってもよく、ローラクラッチであってもよく、スプラグ式のクラッチであってもよい。第２ワンウェイクラッチ８８は、クランク軸１２が前転する場合に、第３歯車４４の回転を筒状部分１６Ａに伝達し、筒状部分１６Ａの回転を第３歯車４４に伝達しないように構成される。伝達部材３５と出力部１６との間には、第１ワンウェイクラッチ３４が設けられず、伝達部材３５と出力部１６とは一体に回転するように連結される。伝達部材３５と出力部１６とは一体に形成されてもよい。
【００７４】
・各実施形態および変形例において、回路基板６６，６９および磁気センサ６８の配置を、図９に示す回路基板９０および磁気センサ９２のように変更してもよい。図９のドライブユニット１０は、電気モータ１８の出力軸２０に設けられる磁石９３と、電気モータ１８を制御する制御回路が設けられる回路基板９０と、回路基板９０に設けられ、磁石２４の磁界を検出する磁気センサ９２と、をさらに含む。磁石９３は、出力軸２０の外周部に固定される円筒磁石によって構成されてもよく、出力軸２０の外周部が着磁されることによって形成されてもよい。磁石９３は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおいて、出力軸２０の中間部に設けられてもよく、第１端部２０Ａに設けられてもよく、第２端部２０Ｂに設けられてもよい。
【００７５】
・各実施形態および変形例において、磁気センサ６８，９２は、回路基板６６，６９，９０に設けられなくてもよい。この場合、磁気センサ６８，９２は、回路基板６５，６９，９０の電気モータ１８，８０を制御する制御回路に有線通信または無線通信よって検出された情報を送信する。
【００７６】
・各実施形態および変形例において、回路基板６５，６９，９０には、電気モータ１８，８０を制御する制御回路が設けられなくてもよい。この場合、電気モータ１８，８０を制御する制御回路は、ハウジング１４の内部に設けられる回路基板６５，６６，６９，９０とは別の基板に設けられることが好ましい。
【００７７】
・各実施形態および変形例において、トルクセンサ７０を図９に示すトルクセンサ９４に変更してもよい。トルクセンサ９４は、歪センサを含む。歪センサは、例えば、歪ゲージを含む。トルクセンサ９４は、好ましくは、動力伝達経路に含まれる回転体の外周部に設けられる。図９のトルクセンサ９４は、伝達部材３５の筒状部分の外周部に設けられる。トルクセンサ９４は、クランク軸１２の外周部に設けられてもよい。トルクセンサ９４は、処理回路を介して第１アンテナ９６に接続される。第１アンテナ９６は、トルクセンサ９４によって検出された情報をハウジング１４に設けられる第２アンテナ９８に送信する。第２アンテナ９８は、回路基板６５，６９，９０の制御回路と有線通信または無線通信によってトルクセンサ９４によって検出された情報を送信する。
【００７８】
・各実施形態および変形例において、ドライブユニット１０は、クランク軸１２を回転可能に支持するハウジング１４と、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２に連結される出力部１６と、出力部１６に駆動力を与えるように構成される電気モータ１８，８０と、電気モータ１８，８０を制御する制御回路が設けられる回路基板６９，９０と、回路基板６９，９０に設けられる磁気センサ６８と、を含み、電気モータ１８，８０は、出力軸２０と、ハウジング１４に固定して設けられるステータ２２，８２と、出力軸２０に固定され、磁石２４を有するロータ２６，８４と、を含み、磁気センサ９２は、ロータ２６の磁石２４の磁界を検出する、ように構成されてもよい。この場合、ロータ２６，８４は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおけるステータ２２，８２の両方側に配置されてもよい。電気モータ１８，８０は、ラジアルギャップモータであってもよい。ステータコア５２は、鋼板材料によって構成されてもよい。
【００７９】
・各実施形態および変形例において、ドライブユニット１０は、クランク軸１２を回転可能に支持するハウジング１４と、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２に連結される出力部１６と、出力部１６に駆動力を与えるように構成される電気モータ１８，８０と、を含み、電気モータ１８，８０は、出力軸２０と、ハウジング１４に固定して設けられるステータ２２，８２と、出力軸２０に固定され、磁石２４を有するロータ２６，８４と、を含み、ステータ２２，８２は、少なくとも一部が圧粉磁心によって形成されるステータコア５２を含む、ように構成されてもよい。この場合、ロータ２６，８４は、出力軸２０の回転軸心Ｃ１に沿う方向Ａにおけるステータ２２，８２の両方側に配置されてもよい。電気モータ１８，８０は、ラジアルギャップモータであってもよい。
【００８０】
・各実施形態および変形例において、ステータコア５２は、周方向に分割して構成されていてもよい。この場合、ステータコア５２のベース部５４，７２が周方向に分割され、ベース部５４，７２を構成する各部分に、１または複数のティース５６が設けられる。
【００８１】
・各実施形態および変形例において、ステータ２２，８２は、圧粉磁心を含まず、電磁鋼板によって形成されてもよい。
・各実施形態および変形例において、ステータコア５２のベース部５４，７２と複数のティース５６とは、圧粉磁心によって一体に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…人力駆動車用ドライブユニット、１２…クランク軸、１４…ハウジング、１６…出力部、１６Ａ…筒状部分、１８，８０…電気モータ、２０…出力軸、２２，８２…ステータ、２６，８４…ロータ、２４…磁石、３６…出力歯車、３８…減速機構、５２…ステータコア、５４，７２…ベース部、５４Ａ…固定部分、５４Ｂ…孔、５６…ティース、５８…ティース本体、５８Ａ…遊端部、５８Ｂ…基端部、５８Ｃ…第１側壁面、５８Ｄ…第２側壁面、６０…鍔部、６０Ａ…第３側壁面、６０Ｂ…第４側壁面、６０Ｃ…第１周壁面、６０Ｄ…第２周壁面、６０Ｅ…対向面、６０Ｆ…第１部分、６０Ｇ…第２部分、６０Ｈ…第３部分、６４，８６…軸受、６９，９０…回路基板、６８，９２…磁気センサ、９３…磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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