(57)【要約】【課題】アシスト走行のためのモータを有する自転車の駆動ユニットにおいて、軽量化、コンパクト化を実現する駆動ユニットを提供する。【課題手段】クランク軸と、クランク軸を配置可能な孔を有するモータと、クランク軸から離間して設けられ、クランク軸の回転が伝達される動力伝達軸と、動力伝達軸の回転が伝達され、前記モータの出力が合算される出力部とを備える。【選択図】図２
2014113912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸と、
前記クランク軸を配置可能な孔を有するモータと、
前記クランク軸から離間して設けられ、前記クランク軸の回転が伝達される動力伝達軸と、
前記動力伝達軸の回転が伝達され、前記モータの出力が合算される出力部と、を備える自転車の駆動ユニット。
【請求項２】
前記動力伝達軸は、前記クランク軸の軸線方向において前記モータの一方で前記クランク軸に連結され、前記モータの他方で前記出力部に連結される、請求項１に記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項３】
前記クランク軸と前記動力伝達軸とを連結する第１連結機構と、前記動力伝達軸と前記出力部とを連結する第２連結機構とを備える、請求項２に記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項４】
前記クランク軸の回転軸と、前記モータの回転軸とは、同軸に設けられる、請求項１から３のいずれか１つに記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項５】
前記出力部には、スプロケットが接続される、請求項１から４のいずれか１つに記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項６】
前記モータの出力は、ワンウェイクラッチを介して、前記出力部に伝達される、請求項１から５のいずれか１つに記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項７】
減速機構をさらに有し、
前記モータの出力は、前記減速機構を介して、前記出力部に伝達される、請求項１〜６のいずれか１つ記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項８】
減速機構をさらに有し、
前記モータの出力は、前記減速機構に入力され、
前記減速機構の出力は、ワンウェイクラッチを介して、前記出力部に伝達される、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項９】
前記第1連結機構は、歯車、スプロケットおよびプーリーのいずれかを有し、前記第２連結機構は、歯車、スプロケットおよびプーリーのいずれかを有する、請求項３に記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項１０】
前記出力部の回転軸は、前記クランク軸の回転軸と同軸に設けられる、請求項１から９のいずれか1つに記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項１１】
前記出力部は、
前記動力伝達軸に結合される第１結合部と、
前記モータに結合される第２結合部とを有する、請求項１から１０のいずれか1つに記載の自転車の駆動ユニット。
【請求項１２】
前記第１結合部は、外歯車を有し、前記第２結合部は、内歯車を有する、請求項１１に記載の自転車の駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補助動力としてモータ出力を使用する電動補助自転車の駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
補助動力としてモータ出力を使用する電動補助自転車として、特許文献１に記載された発明がある。特許文献１に係る電動補助自転車は、ペダルにおいて受けた踏力を伝達し、伝達された駆動力と、モータからの駆動力を合成した後、合成した駆動力を後車輪に伝達することによって、後車輪を回転させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＤＥ１０２０１００２８６６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の自転車の駆動ユニットは、クランク軸２０、モータの回転軸およびクランク軸３０とスプロケット２８との間の動力伝達経路に設けられ、ギア３２および３４を保持する軸３０とが離間して設けられるので、駆動ユニットが大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みて、アシスト走行のためのモータを有する自転車の駆動ユニットにおいて、軽量化、コンパクト化を実現するための自転車の駆動ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための自転車の駆動ユニットは、クランク軸と、クランク軸を配置可能な孔を有するモータと、クランク軸から離間して設けられ、クランク軸の回転が伝達される動力伝達軸と、動力伝達軸の回転が伝達され、モータの出力が合算される出力部とを備える。
【０００７】
これにより、モータの孔にクランク軸を通し、モータの孔の内部にセンサ部を配置することができるので、自転車の駆動ユニットの軽量化、コンパクト化を実現する。
【０００８】
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、動力伝達軸は、クランク軸の軸線方向においてモータの一方でクランク軸に連結され、前記モータの他方で前記出力部に連結されるとよい。これにより、比較的重量の大きなモータをクランク軸の軸線方向で駆動ユニットの中央寄りに配置することができる。
【０００９】
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、クランク軸と動力伝達軸とを連結する第１連結機構と、動力伝達軸と出力部とを連結する第２連結機構とを備えるとよい。
【００１０】
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、クランク軸の回転軸と、モータの回転軸とは、同軸に設けられるとよい。これにより、モータの内部機構を簡略化することができる。
【００１１】
さらに、出力部にはスプロケットが接続されるとよい。これにより、出力部からの出力をリアハブ等に伝達することができる。
【００１２】
さらに、モータの回転力は、ワンウェイクラッチを介して、出力部に伝達されるとよい。これにより、クランク軸の回転力が、モータに伝達されることを防止できる。
【００１３】
さらに、当該自転車の駆動ユニットは、減速機構をさらに有し、モータの回転力は、減速機構を介して、出力部に伝達されるとよい。これにより、モータの出力を減速して出力部に伝達することができるので、モータを効率良く動作させる動力伝達部を実現することができる。
【００１４】
さらに、当該自転車の駆動ユニットは、減速機構をさらに有し、モータの回転力は、減速機構に入力され、減速機構の出力は、ワンウェイクラッチを介して、出力部に伝達されるとよい。これにより、クランク軸の回転力がモータに伝達されることを防止することと、モータを効率良く動作させることとを共に実現することができる。
【００１５】
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、第1連結機構は、歯車、スプロケットおよびプーリーのいずれかを有するとよい。
【００１６】
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、第２連結機構は、歯車、スプロケットおよびプーリーのいずれかを有するとよい。
【００１７】
さらに、当該自転車の駆動ユニットでは、出力部の回転軸は、クランク軸の回転軸と同軸に設けられるとよい。これにより、出力部の回転軸とクランク軸の回転軸の軸受けを一体化することができるので、自転車の駆動ユニットの更なる軽量化、コンパクト化を実現する。
【００１８】
さらに、出力部は、変速機構の出力部に結合される第１結合部と、モータに結合される第２結合部とを有するとよい。そして、第１結合部は、外歯車を有するとよい。また、第２結合部は、内歯車を有するとよい。これにより、当該駆動ユニットは、クランク軸の回転トルクと、モータの回転トルクを合成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アシスト走行のためのモータを有する自転車の駆動ユニットにおいて、軽量化、コンパクト化を実現する駆動ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る駆動ユニットを組み込んだ電動補助自転車の側面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る駆動ユニットの断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る駆動ユニットの断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る駆動ユニットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る駆動ユニット１を組み込んだ電動補助自転車の一例を表す右側面図である。この電動補助自転車は、ペダル１００に作用する踏力を、クランクアーム１０１→駆動ユニット１→フロントスプロケット１０３→チェーン１０４→リヤスプロケット１０５という経路を経て、後車輪の車軸１０６まわりに回転可能に設けられるハブ体に伝達する。その過程で、この電動補助自転車は、モータ出力を補助動力として合成し、走行をアシストする。この電動補助自転車は、後述するセンサ部で駆動ユニット１のクランク軸１０２に作用するトルクに応じた力を検出する。そして、この電動補助自転車は、その検出値が設定値を超えたところで、モータを起動して踏力に応じたトルクを補助動力として発生させる。アシスト用のモータを含む駆動ユニット１は、一般にフレームのシートチューブの下端部とフレームのダウンチューブの後端部との連結部付近に配置される。モータ駆動用のバッテリは、リアキャリア、ダウンチューブまたはシートチューブ沿って配置される。
【００２２】
本発明は、クランク軸の回転軸と、モータの回転軸とを同軸で構成する駆動ユニットを有することを特徴とするものである。以下では、駆動ユニット１の構造および機能を説明する。図２を参照すると、駆動ユニット１は、クランク軸１０２を配置可能な孔１２０ａを有するモータ１２０と、孔１２０ａの内部においてモータ１２０とクランク軸１０２との間に少なくとも一部が配置されるセンサ部１５０を備える。
【００２３】
図２に示されるように、クランク軸１０２は、ケーシング１１１の貫通孔１１１ａに内挿されている。クランク軸１０２は、軸受１１２，１１３を介してケーシング１１１に回転自在に支持される。クランク軸１０２の両端には、クランクアーム１０１がボルトによって着脱可能に取り付けられる。クランクアーム１０１は、ケーシング１１１の外部に配置される。２つのクランクアーム１０１のうちの一方のクランクアーム１０１は、クランク軸１０２に着脱不能に構成されてもいてもよい。
【００２４】
モータ（電動機）１２０は、クランク軸１０２を配置可能な孔１２０ａを有する。孔１２０ａは、モータ１２０の回転中心部に設けられる。モータ１２０は、その回転軸がクランク軸１０２の回転軸と同軸になるように配置される。モータ１２０のステータ１２１は、円筒状に形成されて、励磁用コイルを巻かれてクランク軸１０２の同心円上に配置され、取付部１２２によりモータケース１２５に固定されている。モータケース１２５は、ケーシング１１１に固定される。ステータ１２１の径方向の内側に孔１２０ａが形成されている。ロータ１２３は、円筒状に形成されて、モータケース１２５に回転自在に支持される。ロータ１２３は、たとえば周方向に複数の磁極を有する磁石（図示せず）と、磁石を保持する磁石保持部（図示せず）とを有する。本実施の形態のモータは、ステータ１２１がロータ１２３に外囲されて設けられるアウタロータ式のモータである。ロータ１２３は、クランク軸方向に間隔を隔てて配置される第１軸受１２４ａ及び第２軸受１２４ｂによりクランク軸１０２周りに回転自在に支持される。第１軸受１２４ａ及び第２軸受１２４ｂは、モータケース１２５に支持されている。なお、モータ１２０は図示を省略したインバータによって駆動される。インバータは、図示しない制御部によって駆動され、制御部は、踏力および自転車の速度に応じて、インバータを制御する。
【００２５】
センサ部１５０は、クランク軸１０２にかかるねじれを検出する。このねじれは、クランク軸１０２にかかるユーザの踏力に比例するので、ねじれを検出することにより、クランク軸１０２にかかるユーザの踏力が分かる。センサ部１５０は、クランク軸１０２を配置可能な挿入孔を有する中空部材１５１および歪センサ１５５を備える。中空部材１５１は、第１接続部１５１ａ、第２接続部１５１ｂ、及び、挿通孔１５１ｃを備える。第１接続部１５１ａは、クランク軸１０２と接続される。第２接続部１５１ｂは、後述する動力伝達軸に回転力を伝達する。挿通孔１５１ｃには、クランク軸１０２を配置することができる。中空部材１５１は、第１接続部１５１ａを除いて、内側に配置されるクランク軸１０２から離間している。第１接続部１５１ａにおいて、中空部材１５１は、クランク軸１０２から突出したキーもしくはセレーションに挿入され、ネジ止めまたは圧入などの手段によって固着される。第１接続部１５１ａと第２接続部１５１ｂは、クランク軸１０２方向に離隔して設けられる。歪センサ１５５は、磁歪センサであって、中空部材１５１に設けられた磁歪素子１５５ａ、及び、磁歪素子１５５ａの周囲に設けられる検出コイル１５５ｂを備える。検出コイル１５５ｂは、固定部材１５６によってモータケース１２５に固定される。これにより、検出コイル１５５ｂは、ケーシング１１１に回転不可能に支持される。
【００２６】
センサ部１５０の一部は、モータ１２０とクランク軸１０２との間に少なくとも一部が配置される。本実施の形態でモータ１２０とクランク軸１０２との間は、モータ１２０の回転軸の延びる方向においてステータ１２１の両端の間の範囲Ｗで、かつクランク軸１０２との間の領域である。センサ部１５０のうち、歪センサ１５５の少なくとも一部または全部が、前記モータ１２０の回転軸の延びる方向でステータ１２１の両端の間で、かつクランク軸１０２との間の領域に設けられることが好ましい。歪センサ１５５の少なくとも一部または全部が、モータ１２０の回転軸の延びる方向においてステータ１２１の両端の間の範囲Ｗで、かつモータ１２０の回転軸の延びる方向においてロータ１２３と重なる範囲で、かつクランク軸１０２との間の領域に設けられてもよい。
【００２７】
減速機構１２７は、ロータ１２３の回転をトルク伝達部材１３０に伝達する。減速機構１２７は、１つ以上のギアを有する。図２の例は、減速機構１２７は２つの遊星歯車機構を有する場合を示す。第１の遊星歯車機構は、ロータ１２３に連結される第１太陽ギア部１２８ａと、複数の第１遊星歯車１２８ｂと、複数の第１遊星歯車１２８ｂを回転可能に支持する第１キャリア部１２８ｃと、ケーシング１１１に固定される第１リングギア部１２８ｄとを含む。第２の遊星車機構は、第１キャリア部１２８ｃに連結される第２太陽ギア部１２９ａと、複数の第２遊星歯車１２９ｂと、複数の第２遊星歯車１２９ｂを回転可能に支持する第２キャリア部１２９ｃと、ケーシング１１１に固定される第２リングギア部１２９ｄとを含む。減速機構１２７の出力は、トルク伝達部材１３０を介して、出力部１３１（詳細は後述する）に伝達される。トルク伝達部材１３０は、第２キャリア部１２９ｄに結合され、ここでは一体に形成されている。トルク伝達部材１３０は、出力部１３１（詳細は後述する）の内側面にワンウェイクラッチ１３２と回転支持部１３３とを介して、回転可能に支持される。回転支持部１３３は、本実施の形態では滑り軸受けによって構成されるが、ベアリングによって構成されてもよい。回転支持部１３３は、クランク軸に関してワンウェイクラッチ１３２よりも半径方向の外側に配置される。トルク伝達部材１３０はワンウェイクラッチ１３２の複数のクラッチ爪を支持する。
【００２８】
出力部１３１は、モータ１２０の回転力及びクランク軸１０２の回転力をフロントスプロケット１０３に伝達する。出力部１３１は、クランク軸１０２の端部側に設けられる。出力部１３１は、環状に形成されており、第１環状部分１３１ａ、第２環状部分１３１ｂ、及び第３環状部分１３１ｃを有する。第１環状部分１３１ａは、クランク軸１０２に沿って延びる。第２環状部分１３１ｂは、第１環状部分１３１ａのモータ１２０側の端部からクランク軸１０２に対して径方向に延びる。第３環状部分１３１ｃは、第２環状部分１３１ｂのモータ側の端部からクランク軸１０２と平行な方向に延びる。出力部１３１の内周部は、ワンウェイクラッチ１３２を介して、トルク伝達部材１３０に連結されている。第１環状部分１３１ａおよび第２環状部分１３１ｂの内周部に、ワンウェイクラッチ１３２のクラッチ溝が形成される。クラッチ溝は第２連結部であり、内歯車を構成する。第３環状部分１３１ｃの内周部に、回転支持部１３３が設けられる。回転支持部１３３は、トルク伝達部材１３０の回転を支持する。第１環状部分１３１ａの第２環状部分１３１ｂとは反対側の端部には周方向の内側に延びる第４環状部分１３１ｄが設けられる。第４環状部分１３１ｄの内周部に軸受１１３が設けられる。第１環状部分１３１ａの外周部には、軸受１３４が設けられる。これにより、出力部１３１は、ケーシング１１１によって回転可能に支持される。軸受１１３および１３４は、たとえばラジアルベアリングによって形成され、軸受１１３の内輪体がクランク軸１０２を支持し、軸受１３４の外輪体がケーシング１１１に支持される。出力部１３１の端部（第４環状部分の端部）は、ケーシング１１１の開口１１１ｂから外部に突出する。出力部１３１は、第４環状部分１３１ｄのケーシング１１１から突出した部分の外周部にスプロケット接続部１３１ｅを備える。スプロケット接続部１３１ｄには、たとえばボルトによってフロントスプロケット１０３が着脱可能に取り付けられる。これによって、フロントスプロケット１０３は、出力部１３１と一体となって回転可能である。
【００２９】
センサ部１５０の第２接続部１５１ｂに係る回転力が、第１歯車１１４および第２歯車１６１を介して、動力伝達軸１６０に伝達される。また、動力伝達軸１６０の回転が、第３歯車１４２を介して出力部１３１に伝達される。
【００３０】
センサ部１５０の第２接続部１５１ｂは、第１歯車１１４と連結する。第１歯車１１４は、出力部１３１のあるクランク軸１０２の端部と反対側の端部に設けられる。これに伴い、センサ部１５０の第１接続部１５１ａは、出力部１３１側に設けられる。第１接続部１５１ａは、モータ１２０とクランク軸１０２との間の領域で、クランク軸１０２に連結する。第１歯車１１４は、第２接続部１５１ｂに固着して、クランク軸１０２と一体となって回転する。第１歯車１１４は、たとえばセレーションによって、着脱可能に第２接続部１５１ｂに取り付けられてもよい。中空部材１５１は、第１接続部１５１ａを除いて、内側に配置されるクランク軸１０２から離間している。第１歯車１１４および第２歯車１６１を含んで第１連結機構が形成される。
【００３１】
第２歯車１６１は、動力伝達軸１６０に回転不能に固着されており、一体となって回転する。第２歯車１６１は動力伝達軸１６０の一方の端部に設けられる。第２歯車１６１は、第１歯車１１４と噛み合っている。
【００３２】
動力伝達軸１６０は、支持軸１７０に回転自在に支持される。支持軸１７０は、クランク軸１０２から離間して設けられる。すなわち動力伝達軸１６０は、クランク軸１０２から離間して設けられる。動力伝達軸１６０の回転軸は、クランク軸１０２の回転軸に平行となる。支持軸１７０および動力伝達軸１６０の少なくともいずれか一方に、動力伝達軸１６０の支持軸１７０の軸方向への移動を規制する規制部材１７５が設けられてもよい。本実施の形態では、動力伝達軸１６０と支持軸１７０とはすべり軸受けを形成する。
【００３３】
支持軸１７０は、ケーシング１１１に形成された挿入口１１５にナット１１６により固定するための第１雄ねじ部（図示しない）を両端部に有している。第１雌ねじ部２４には、挿入口１１５に回り止めされる平行に形成された回り止め部（図示しない）がそれぞれ形成されている。
【００３４】
動力伝達軸１６０の他方の端部には、第３歯車１４２が回転不能に固定される。
【００３５】
出力部１３１の外周部には第４歯車１７１が形成されている。第４歯車１７１は、第１連結部であり外歯車を構成する。第４歯車１７１は、第２環状部分１３１ｂおよび第３環状部分１３１ｃの外周部に形成されている。本実施の形態では、第４歯車１７１は出力部１３１と一体に形成されている。第４歯車１７１は、第３歯車１４２と噛み合っている。第３歯車１４２および第４歯車１７１を含んで第２連結機構が形成される。
【００３６】
第１および第２連結機構は、モータ１２０を挟んで出力部１３１およびフロントスプロケット１０３とは反対側に設けられる。これによって動力伝達軸１６０は、クランク軸の軸線方向においてモータ１２０の一方でクランク軸に連結され、モータ１２０の他方で出力部１３１に連結される。
【００３７】
次に、本駆動ユニットの動作について説明する。乗り手の踏力によるトルクは、クランクアーム１０１→クランク軸１０２→第１接続部１５１ａ→第２接続部１５１ｂ→第１歯車１１４→第２歯車１６１→動力伝達軸１６０→第３歯車１４２→出力部１３１へと変速機構を介して伝達される。一方、モータからの出力トルクは、減速機構１２７→トルク伝達部材１３０→ワンウェイクラッチ１３２→出力部１３１へと伝達される。出力部１３１は、これら２つのトルクを合成し、フロントスプロケット１０３に合成したトルクを伝達する。これにより、モータによるアシストが実現される。
【００３８】
本実施形態の駆動ユニットは、クランク軸の回転軸とモータの回転軸を同軸とし、クランク軸が配置されるモータの孔の中にセンサ部の少なくとも一部が配置される。これにより、アシスト走行のためのモータを有する駆動ユニットを、軽量且つコンパクトに構成することができる。
【００３９】
また第１〜第４歯車１１４,１６１,１４２,１７１のギア比（歯数）を予め調整することによって、クランク軸１２０の回転数に対する出力部１３１の回転数の比を増加または減少させることができる。これにより本発明の駆動ユニットを備える自転車の使用対象者に応じた設定を行うことができる。
【００４０】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る駆動ユニットの断面図である。第２の実施形態に係る駆動ユニットは、第１の実施形態に係る駆動ユニットと主に以下の点で異なる。モータ１２０は、ロータ１２３がステータ１２１に外囲されて設けられるインナーロータ式のモータである。以下の説明においては、第１の実施形態と相違する内容について詳細を説明する。なお、図３は、減速機構１２７は、便宜上、１つのギアを有する場合を例示しているが、あくまで例示に過ぎない。減速機構１２７の機能は、第１の実施形態と同じである。
【００４１】
センサ部１５０の第２接続部１５１ｂは、第１歯車１１４と連結する。第１歯車１１４は、第２接続部１５１ｂに固着して、クランク軸１０２と一体となって回転する。第１歯車１１４は、たとえばセレーションによって、着脱可能に第２接続部１５１ｂに取り付けられてもよい。第１接続部１５１ａは、モータ１２０とクランク軸１０２との間の領域で、クランク軸１０２に連結する。中空部材１５１は、第１接続部１５１ａを除いて、内側に配置されるクランク軸１０２から離間している。
【００４２】
第２歯車１６１は、第１歯車１１４と噛み合っている。本実施の形態では第２歯車１６１は、動力伝達軸１６０と一体に形成されている。また第３歯車１４２は、動力伝達軸１６０と一体に形成されている。本実施の形態では、動力伝達軸１６０と、第２歯車１６１および第３歯車１４２とが一体に形成されているが、動力伝達軸１６０と、第２歯車１６１および第３歯車１４２の少なくともいずれか一方とが一体に形成されていてもよい。本実施の形態においても、センサ部１５０の一部は、モータ１２０とクランク軸１０２との間に少なくとも一部が配置され、歪センサ１５５の少なくとも一部または全部が、前記モータ１２０の回転軸の延びる方向でステータ１２１の両端の間の領域Ｗで、かつクランク軸１０２との間の領域に設けられる。
【００４３】
以上の実施形態は、歪センサ１５５は磁歪センサである場合を例示するが、歪ゲージ、半導体歪センサであってもよい。また、磁歪素子１５５ａは、中空部材１５１に配置される場合が例示されているが、磁歪素子１５５ａは、クランク軸１０２に直接配置されてもよい。この場合には、中空部材１５１を設けず、第１歯車１１４がクランク軸１０２に直接に固定される。
【００４４】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る駆動ユニットの断面図である。第３の実施形態に係る駆動ユニットは、第１の実施形態に係る駆動ユニットと主に以下の点で異なる。モータ１２０は、ロータ１２３がステータ１２１に外囲されて設けられるインナーロータ式のモータであり、人的駆動力を検出するための検出手段（トルク検出手段）が異なる。以下の説明においては、第１の実施形態と相違する内容について詳細を説明する。なお、図４は、減速機構１２７は、便宜上、１つのギアを有する場合を例示しているが、あくまで例示に過ぎない。減速機構１２７の機能は、第１の実施形態と同じである。また前述の実施の形態と同様な構成には同一の参照符号を付す。
【００４５】
モータ（電動機）１２０は、その回転軸がクランク軸１０２の回転軸と同軸になるように配置されている。モータ１２０のステータ１２１は、励磁用コイルを巻かれてクランク軸１０２の同心円上に配置され、取付部１２２によりケーシング１１１に固定されている。ロータ１２３は、クランク軸１０２に回転自在に支持されている。ロータ１２３は、たとえば周方向に複数の磁極を有する磁石（図示せず）と、磁石を保持する磁石保持部（図示せず）とを有している。本実施の形態のモータは、ロータ１２３がステータ１２１に外囲されて設けられるインナーロータ式のモータである。ロータ１２３は、クランク軸方向に間隔を隔てて配置される第１軸受１２４ａ及び第２軸受１２４ｂによりクランク軸１０２に回転自在に支持されている。なお、モータ１２０は図示を省略したインバータによって駆動される。インバータは、図示しない制御部によって駆動され、制御部は、踏力および速度に応じて、インバータを制御する。
【００４６】
減速機構１２７は、ロータ１２３の回転をトルク伝達部材１３０に伝達し、トルク伝達部材１３０の回転をロータ１２３に伝達する。減速機構１２７は、遊星歯車機構１２６を有している。遊星歯車機構１２６は、太陽ギア１２６ａと、太陽ギア１２６ａの外周側に配置された内歯ギア１２６ｂと、太陽ギア１２６ａと内歯ギア１２６ｂとに噛み合う複数（たとえば３つ）の遊星ギア１２６ｃと、を有している。太陽ギア１２６ａは、ロータ１２３に固定されている。内歯ギア１２６ｂは、取付部１２２に設けられている。複数の遊星ギア１２６ｃは、トルク伝達部材１３０によって回転可能に支持されている。トルク伝達部材１３０は、いわゆるキャリアである。各遊星ギア１２６ｃは、歯数の異なる第１および第２のギア部を有する。第１のギア部の歯数は、第２のギア部の歯数よりも多い。第１のギア部は、太陽ギア１２６ａに噛み合い、第２のギア部は、内歯ギア１２６ｂに噛み合っている。トルク伝達部材１３０は、出力部１３１の内側面にワンウェイクラッチ１３２と回転支持部１３３とを介して、回転可能に支持されている。回転支持部１３３は、本実施の形態では滑り軸受けによって構成されるが、ベアリングによって構成されてもよい。回転支持部１３３は、クランク軸に関してワンウェイクラッチ１３２よりも半径方向の外側に配置される。この遊星歯車機構１２６では、ケーシング１１１に対して内歯ギア１２６ｂが回転不能に固定されるため、ロータ１２３が連結された太陽ギア１２６ａの回転が減速してトルク伝達部材１３０に伝達される。
【００４７】
第１連結機構は、第１歯車１１４および第２歯車１４１を備え、クランク軸１０２と動力伝達軸１６０とを連結する。第１歯車１１４は、クランク軸１０２の一端部側に設けられる。第１歯車１１４は、クランク軸１０２に固着して、クランク軸１０２と一体となって回転する。第１歯車１１４は、たとえばセレーションによって、着脱可能にクランク軸１０２に取り付けられてもよい。第２歯車１４１は、第１歯車１１４と噛み合って動力伝達軸１６０に駆動力を伝達する。
【００４８】
本実施の形態では、動力伝達軸１６０はベアリングによって支持軸１７０に回転自在に支持されている。動力伝達軸１６０には、この動力伝達軸１６０に与えられる駆動力を検出するためのセンサ部１８０が設けられる。  第２連結機構は、第３歯車１４２および第４歯車１７１を備え、動力伝達軸１６０と出力部１３１とを連結する。動力伝達軸１６０の他方の端部には、第３歯車１４２が回転不能に固定され、出力部１３１に設けられる第４歯車１７１に噛み合う。センサ部１８０は、動力伝達軸１６０にかかるねじれを検出する。このねじれは、クランク軸１０２にかかるユーザの踏力に比例するので、動力伝達軸１６０のねじれを検出することにより、クランク軸１０２にかかるユーザの踏力が分かる。センサ部１８０は、歪センサ１５５によって構成される。歪センサは、磁歪センサであって、本実施の形態では、動力伝達軸１６０に設けられた磁歪素子、及び、磁歪素子の周囲に設けられる検出コイルを備える。センサ部１８０は、前述したセンサ部１５０と同様の構成である。検出コイルは、モータケース１２５に固定される。
【００４９】
本実施形態は、歪センサは磁歪センサである場合を例示するが、歪ゲージ、半導体歪センサであってもよい。この場合、動力伝達軸１６０に設けられる歪センサからの信号を無線などによって外部に送信する送信機と、この送信機からの信号を受信する受信機とをさらに備えればよい。  以上の実施形態において、クランク軸１０２から動力伝達軸１６０への駆動力（トルクおよび回転）の伝達と、動力伝達軸１６０から出力部１３１へのトルクの伝達とは、歯車を介して行っているが、これらのトルクの伝達は、スプロケットおよびチェーン、またはプーリーおよびベルトを用いて行われてもよい。
【００５０】
また、第１連結機構は、第１歯車１１４および第２歯車１４１によって構成されて、第２連結機構は、第３歯車１４２および第４歯車１７１によって構成されているが、各連結機構は３つ以上の歯車を用いて構成されてもよい。
また、モータ１２０を低速で駆動することが可能なのであれば、減速機構１２７は省略されてもよい。その場合、モータ出力が、そのままワンウェイクラッチ１３２に伝達される。
【符号の説明】
【００５１】
１      駆動ユニット
１０２  クランク軸
１０３  スプロケット
１１１  ケーシング
１２０  モータ
１２１  ステータ
１２３  ロータ
１２７  減速機構
１３０  トルク伝達部材
１３１  動力伝達部
１３２  ワンウェイクラッチ
１６１  動力伝達軸
【図１】
2014113912.tif 000003
【図２】
2014113912.tif 000004
【図３】
2014113912.tif 000005
【図４】
2014113912.tif 000006