(57)【要約】      （修正有）【課題】クランク軸の回転状態を高い精度で（高分解能で）検出することができ、かつ、トルクの検出能力を良好に維持することができる、一軸式のモータ駆動ユニットを備えた電動アシスト自転車を提供する。【解決手段】いわゆる一軸式のモータ駆動ユニットにおいて、モータ２１と合力体２９とにわたる補助駆動力の伝達経路に設けられた減速機構２５に、クランク軸７ａよりも大きい回転数でクランク軸７ａと連動して回転される回転体１１を配設し、回転体１１の回転を検出する回転検出器１０を制御部２４に配設した。これにより、クランク軸７ａや人力伝達体２８に回転体を取り付けて回転を検出する場合よりも、高い精度（高い分解能）でクランク軸７ａの回転状態を検出することができる。【選択図】図４
2014231234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを備えたモータ駆動ユニットが前輪と後輪との間の中間位置に配設され、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であって、
ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸の外周に、前記人力駆動力が伝達されて、前記人力駆動力を検出するためのトルクセンサの磁歪発生部が形成された筒状の人力伝達体が配設され、
前記クランク軸の外周に、前記人力伝達体を介して伝達された人力駆動力とモータからの補助駆動力とが合成される合力体が配設され、
前記合力体により人力駆動力と補助駆動力とが合成されてなる合力が、クランク軸と同軸心の駆動力出力輪体と、この人力駆動力出力輪体に掛け渡された無端状駆動力伝達体とを介して、後輪に伝達されるよう構成され、
モータと合力体とにわたる補助駆動力の伝達経路に、複数の減速用歯車部を有して、モータからの回転を減速して前記合力体に伝達する減速機構が配設され、
前記減速機構に、前記クランク軸よりも大きい回転数で前記クランク軸と連動して回転される回転体が配設され、
前記回転体の回転を検出する回転検出器が設けられている
ことを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】
前記モータ駆動ユニットにおける前記減速機構の側方に、制御基板を有するとともに当該モータ駆動ユニットを制御する制御部が配設され、
前記回転検出器が、前記回転体に臨む姿勢で前記制御基板に取り付けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車。
【請求項３】
前記回転体は、減速用歯車支持軸に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項４】
減速用歯車支持軸と、モータの出力側歯車に噛み合う大径歯車部との間に、前記合力体側からの人力駆動力をモータ側に伝達しない人力駆動力切断用の一方向クラッチが配設されていることを特徴とする請求項３に記載の電動アシスト自転車。
【請求項５】
前記回転検出器として、前記トルクセンサとは別途の磁気センサが設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項６】
前記回転検出器として光センサが設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項７】
前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、一方向クラッチが配設されておらず、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体との相対的な回転方向にかかわらず、前記クランク軸の回転に伴って前記人力伝達体および前記合力体も回転される
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項８】
トルクの変動状態と、回転検出器で検出した出力信号に基づいて、クランク軸の回転方向に対する位置に対応するペダルの位置を推測可能な制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項９】
変速が指示された際に変速タイミングを調整可能な変速機を備え、変速が指示された際に、制御部によりペダルに作用する踏力が小さくなると推測されるタイミングで変速させることを特徴とする請求項８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１０】
ペダルを前進走行時の回転方向と逆方向に回転させた際に作動するコースターブレーキが後輪のハブに配設されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１１】
前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、モータ側からの補助駆動力をクランク軸側に伝達しないようにする補助駆動力切断用の一方向クラッチが配設されている
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１２】
モータと合力体と減速機構と制御部とがモータ駆動ユニット内に組み込まれ、モータと制御部とが側面視して重なり、かつ幅方向の互いに反対側に配設されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリなどの蓄電器から給電されるモータを有し、ペダルに加えられる踏力からなる人力駆動力をトルクセンサにより検出し、人力駆動力に対応したモータの補助駆動力（アシスト力）を加えることで、上り坂等でも楽に走行できる電動アシスト自転車は既に知られている。
【０００３】
この電動アシスト自転車において、モータなどが内蔵されたモータ駆動ユニットを、クランク軸が設けられている箇所に配設したものがある。このような配置構成の電動アシスト自転車は、重量が比較的大きいモータ駆動ユニットが、電動アシスト自転車の前後方向中央（すなわち、前輪と後輪との間の中間）の低い位置に配置される。したがって、この配置構成の電動アシスト自転車は、モータが前輪のハブや後輪のハブに内蔵されているものと比較して、前輪や後輪を持ち上げ易くて、走行路に段差があっても容易に乗り越えることができるなど、車体の取り回しがよく、また、走行安定性も良好である。
【０００４】
この種の電動アシスト自転車に設けられるモータ駆動ユニットとしては、大別して、図１２に示すように、クランク軸１０１の一端部近傍箇所に配設された人力駆動力出力輪体としての駆動スプロケット（前スプロケットや大ギヤとも称せられる）１０２とは別に、モータからの補助駆動力を出力する補助駆動力出力スプロケット１０３を備えた、いわゆる二軸式とも称せられるモータ駆動ユニット１００と、図１３、図１４に示すように、踏力による人力駆動力とモータによる補助駆動力とがモータ駆動ユニット２００の内部で合成され、合成された合力が駆動スプロケット２０１から出力されるいわゆる一軸式とも称せられるモータ駆動ユニット２００とがある。
【０００５】
前記二軸式のモータ駆動ユニット１００は、例えば特許文献１等に開示されており、図１２に示すように、補助駆動力出力スプロケット１０３が、モータ駆動ユニット１００における駆動スプロケット１０２よりも後方の箇所から、モータ駆動ユニット１００のユニットケース１０４より外側に突出された状態で配設されている。そして、人力駆動力が出力される駆動スプロケット１０２と補助駆動力が出力される補助駆動力出力スプロケット１０３とのそれぞれが、無端状駆動力伝達体としてのチェーン１０５に噛み合わされており、チェーン１０５によって人力駆動力と補助駆動力が合成されて後輪側に伝達される。
【０００６】
補助駆動力出力スプロケット１０３のさらに後方には、補助駆動力出力スプロケット１０３に噛み合った後のチェーン１０５に噛み合って下方に案内するテンショナ装置（ガイド装置とも称せられる）１０６が配設されている。そして、このテンショナ装置１０６に設けられたテンションスプロケット１０７により、補助駆動力出力スプロケット１０３に噛み合うチェーン１０５の巻き角度を増加させている。
【０００７】
一方、いわゆる一軸式のモータ駆動ユニット２００は、例えば特許文献２等に開示されており、図１３、図１４に示すように、ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸２０２の外周に、セレーション結合などにより前記人力駆動力が伝達される筒状の人力伝達体２０３と、この人力伝達体２０３を介して伝達された人力駆動力とモータ２０４からの補助駆動力とが合成される合力体２０５とを配設している。そして、人力伝達体２０３からの人力駆動力が一方向クラッチ２０６を介して合力体２０５に伝達されるよう構成している。また、合力体２０５の一端部には、モータ２０４からの補助駆動力が減速機構２０７を介して伝達される大径歯車部２０５ａが形成され、合力体２０５の他端部には、無端状駆動力伝達体としてのチェーン２０８に噛み合わされる駆動力出力輪体としての駆動スプロケット２０１が取り付けられている。そして、合力体２０５において合成された合力が駆動スプロケット２０１からチェーン２０８を介して後輪側に伝達される。
【０００８】
図１３、図１４に示すように、一軸式のモータ駆動ユニット２００はチェーン２０８に駆動スプロケット２０１だけを噛み合わせて、人力駆動力と補助駆動力とを合成した合力をチェーン２０８に伝達する方式である。これに対して、二軸式のモータ駆動ユニット１００は、図１２に示すように、チェーン１０５に、人力駆動力を伝達する駆動スプロケット１０２と、補助駆動力を伝達する補助駆動力出力スプロケット１０３と、さらに、テンションスプロケット１０７とを噛み合わせる必要がある。
【０００９】
このため、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、モータ２０４や減速機構２０７などの配置を工夫することで、モータ駆動ユニット２００の側面視した状態での面積（横方向からの投影面積）を、二軸式のモータ駆動ユニット１００の面積よりも小さくできる（コンパクト化できる）利点がある。また、いわゆるフロント変速機を装着しようとした場合に、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、駆動スプロケット２０１を多段にすることで容易に装着することができる。一方、二軸式のモータ駆動ユニット１００は、チェーン１０５に駆動スプロケット１０２と補助駆動力出力スプロケット１０３とテンションスプロケット１０７とを噛み合わせる必要があるので、フロント変速機を装着することは困難である。
【００１０】
さらに、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、テンションスプロケット１０７などのテンショナ装置１０６を設けなくて済む利点もある。また、電動アシスト自転車に用いられるブレーキ装置として、一般の自転車と同様に、ハンドルに取り付けたブレーキレバーを操作することで制動されるリムブレーキ、バンドブレーキ、またはローラブレーキなどが用いられる場合が多いが、地域によって、または運転者の要望などにより、ペダルを前進走行時の回転方向とは逆方向に回転することにより制動されるコースターブレーキを後輪に取り付けることが望まれる場合がある。この場合には、ペダルを逆方向に回転した際に、チェーンの下側部分を前方に引張るような張力が作用するので、二軸式のモータ駆動ユニット１００では、テンショナ装置１０６として特別の工夫が必要となる。これに対して、一軸式のモータ駆動ユニット２００では、そのような特別の工夫を必要としない利点もある。
【００１１】
ところで、このような利点を有する一軸式のモータ駆動ユニット２００においては、クランク軸２０２からの人力駆動力が伝達される人力伝達体２０３の外周面とその対向部分に、人力駆動力を検出する磁歪式のトルクセンサ２０９が設けられる場合が多い。すなわち、人力伝達体２０３の外周面に磁歪発生部２０９ｂが形成されているとともに、この磁歪発生部２０９ｂに対向するように、磁歪発生部２０９ｂでの磁気の変動を検出するコイル２０９ａが配設されている。そして、左右のペダルを踏み込んだ際にクランク軸２０２が踏力（人力駆動力）により捩れるため、クランク軸２０２からの人力駆動力が伝達される人力伝達体２０３の捩れ状態を、前記トルクセンサ２０９により検出している。
【００１２】
また、特許文献２に開示されているモータ駆動ユニット２００においては、クランク軸２０２に外嵌されてクランク軸２０２と同じ回転数で回転する合力体２０５の回転を検知する回転センサ２２０らしきものが、明細書には記載されていないが、図示されている。このように、合力体２０５の回転、ひいてはクランク軸２０２の回転を検出する回転センサ２２０を設けると、ペダル８が踏み込まれて回転されていることを検知できる。なお、前記回転センサ２２０に代えて、クランク軸の回転を検知する回転センサを磁歪式のトルクセンサの近傍に配設することも可能であり、この構成によれば、クランク軸の回転を検出することができる。ここで、回転センサにより、クランク軸や合力体２０５の回転を検出する方法としては、クランク軸や合力体２０５に、極性の異なる磁石を周方向に複数埋め込んだ回転体を取り付けるなどして、回転に伴う極性の反転を回転センサにより検出することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２０８７１０号公報
【特許文献２】特開平１０−２５０６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、図１４に示すような従来の一軸式のモータ駆動ユニット２００では、回転センサ２２０により、クランク軸２０２と同じ回転数で回転する合力体２０５の回転を検知するように構成されているため、合力体２０５やクランク軸２０２の回転状態を比較的低い精度（低い分解能）でしか読み取れない。したがって、合力体２０５に、周方向に極性の異なる磁石を複数埋め込んだ回転体を取り付けるなどして、回転に伴う極性の反転を回転センサにより検出する場合には、磁石による極数を極めて多くしないと、回転状態の分解能を高めることができない。また、クランク軸に、周方向に極性の異なる磁石を複数埋め込んだ回転体を取り付けて回転状態を検出する場合にも同様の課題を生じてしまう。
【００１５】
また、合力体２０５や、クランク軸に取り付けた回転体に、多数の磁石を埋め込むと、トルクセンサ２０９近傍の磁界が乱れる恐れがあり、トルク検出時のノイズとなって、トルクセンサ２０９の検出能力が低下するおそれがある。
【００１６】
また、この種の一軸式のモータ駆動ユニットでは、電子部品や制御基板などからなる制御部を、両側方に突出するクランク軸を避けた領域である、減速機構の側方などに配設する場合が多い（但し、特許文献２では図示されていない）。しかし、合力体２０５の近傍や、クランク軸に取り付けた回転体の近傍に、回転センサを配設する場合には、回転センサが設けられる箇所やその近傍箇所に、回転センサを制御するための基板を、前記制御部とは別個に配設する必要があり、製造コストの増加を招くことになる。
【００１７】
本発明は上記課題を解決するもので、クランク軸の回転状態を高い精度で（高分解能で）検出することができ、かつ、トルクの検出能力を良好に維持することができる、一軸式のモータ駆動ユニットを備えた電動アシスト自転車を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明は、モータを備えたモータ駆動ユニットが前輪と後輪との間の中間位置に配設され、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であって、ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸の外周に、前記人力駆動力が伝達されて、前記人力駆動力を検出するためのトルクセンサの磁歪発生部が形成された筒状の人力伝達体が配設され、前記クランク軸の外周に、前記人力伝達体を介して伝達された人力駆動力とモータからの補助駆動力とが合成される合力体が配設され、前記合力体により人力駆動力と補助駆動力とが合成されてなる合力が、クランク軸と同軸心の駆動力出力輪体と、この人力駆動力出力輪体に掛け渡された無端状駆動力伝達体とを介して、後輪に伝達されるよう構成され、モータと合力体とにわたる補助駆動力の伝達経路に、複数の減速用歯車部を有して、モータからの回転を減速して前記合力体に伝達する減速機構が配設され、前記減速機構に、前記クランク軸よりも大きい回転数で前記クランク軸と連動して回転される回転体が配設され、前記回転体の回転を検出する回転検出器が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、モータと合力体とにわたる補助駆動力の伝達経路に設けられた減速機構に、前記クランク軸よりも大きい回転数で前記クランク軸と連動して回転される回転体が配設され、前記回転体の回転を検出する回転検出器が設けられているので、クランク軸や人力伝達体に回転体を取り付けて回転を検出する場合よりも、高い精度（高い分解能）でクランク軸の回転状態を検出することができる。したがって、回転体に周方向に極性の異なる磁石を複数埋め込む場合でも、磁石による極数を多くしなくても、回転状態の分解能を高めることができる。また、回転体を前記クランク軸や前記人力伝達体ではなくて、前記減速機構に設けるため、前記人力伝達体に設けられているトルクセンサ近傍の磁界を乱す可能性を最小限に抑えることができて、トルクセンサの検出能力を良好に維持することができる。
【００２０】
また、本発明は、前記モータ駆動ユニットにおける前記減速機構の側方に、制御基板を有するとともに当該モータ駆動ユニットを制御する制御部が配設され、前記回転検出器が、前記回転体に臨む姿勢で前記制御基板に取り付けられたことを特徴とする。この構成により、回転体の回転状態を検出するための制御基板を、当該モータ駆動ユニットを制御する制御部に設けられる制御基板とは別途に設けなくても済む。
【００２１】
また、前記回転体は、減速用歯車支持軸に取り付けられていると好適であり、これにより、前記クランク軸よりも極めて大きい回転数で前記クランク軸に連動して回転する減速用歯車支持軸の回転状態を検出できるため、極めて高い精度（高い分解能）でクランク軸の回転状態を検出することができる。また、前記回転体を、クランク軸や人力伝達体から離れた減速用歯車支持軸に取り付けることにより、前記回転体に磁石を埋め込むなどした場合でも、前記人力伝達体に設けられているトルクセンサ近傍の磁界を乱す可能性を最小限に抑えることができる。
【００２２】
なお、減速用歯車支持軸と、モータの出力側歯車に噛み合う大径歯車部との間に、前記合力体側からの人力駆動力をモータ側に伝達しない人力駆動力切断用の一方向クラッチを配設してもよい。この構成により、バッテリの残容量が無くなった際にペダルを漕いで回転させた場合でも、前記人力駆動力切断用の一方向クラッチによって、モータを回転しなくても済み、ペダルに余分な力をかけなくて済む。
【００２３】
なお、前記回転検出器としては、前記トルクセンサとは別途の磁気センサを用いてもよいが、これに代えて、前記回転検出器として光センサを用いてもよい。
【００２４】
また、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、一方向クラッチを配設せず、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体との相対的な回転方向にかかわらず、前記クランク軸の回転に伴って前記人力伝達体および前記合力体も回転されるよう構成してもよい。
【００２５】
この構成によれば、クランク軸の回転が常に回転体に連動して伝達されるため、クランク軸の回転を常に良好に検出することができる。また、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に一方向クラッチが配設されていると、トルクセンサの磁歪発生部が設けられている人力伝達体に、一方向クラッチに起因する振動が伝わるおそれがあるが、上記のように前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に一方向クラッチが配設されていないことにより、人力伝達体に一方向クラッチに起因する振動が伝わることがなく、トルク（人力駆動力）を良好に検出することができる。また、人力伝達体に一方向クラッチを組付ける必要がないため、人力伝達体の材料として広い範囲のものから選択できて、トルクの検出能力が高くなる材料を用いることができる。
【００２６】
また、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、一方向クラッチを配設しない場合において、トルクの変動状態と、回転検出器で検出した出力信号に基づいて、クランク軸の回転方向に対する位置に対応するペダルの位置を推測可能な制御部を備えたことを特徴とする。すなわち、この構成においては、ペダルが組みつけられているクランク軸と、チェーンなどの無端状駆動力伝達体が掛けられる駆動力出力輪体が取り付けられている合力体との間に一方向クラッチが設けられていないため、ペダルと、クランク軸、人力伝達体、合力体の回転方向に対する相対位置が変動しない。したがって、制御部により、クランク軸、人力伝達体、合力体の回転位置と、トルクの変動状態とから、ペダルの位置などを推測することができる。
【００２７】
したがって、例えば、変速が指示された際に変速タイミングを調整可能な変速機を備え、変速が指示された際に、制御部によりペダルに作用する踏力が小さくなると推測されるタイミングで変速させてもよい。この構成により、変速が指示された際に、変速タイミングとして好ましい、ペダルに作用する踏力が小さくなるタイミング（例えば、ペダルが上死点や下死点に位置するタイミング）で、搭乗者の足への負担を最小限に抑えながら良好に変速させることができる。
【００２８】
また、本発明は、ペダルを前進走行時の回転方向と逆方向に回転させた際に作動するコースターブレーキが後輪のハブに配設されていることを特徴とする。このように、コースターブレーキが後輪のハブに配設されている場合でも、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、一方向クラッチが配設されておらず、クランク軸の回転が合力体に必ず伝達されるので、ペダルを前進走行時と逆方向に回転させた際にはこの回転がコースターブレーキに良好に伝達されて、コースターブレーキを良好に作動させることができる。
【００２９】
なお、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、モータ側からの補助駆動力をクランク軸側に伝達しないようにする補助駆動力切断用の一方向クラッチを配設してもよく、この場合には、前記一方向クラッチが接続されている状態では、前記クランク軸の回転状態を検出することができる。
【００３０】
また、本発明は、モータと合力体と減速機構と制御部とがモータ駆動ユニット内に組み込まれ、モータと制御部とが側面視して重なり、かつ幅方向の互いに反対側に配設されていることを特徴とする。
【００３１】
この構成により、モータ駆動ユニットの側面視した状態での面積（横方向からの投影面積）を、一軸式のモータ駆動ユニットとして特に小さくできる（コンパクト化できる）。また、モータと制御部とはモータ駆動ユニットにおいて幅方向の反対側に配設したので、制御部がモータの熱の影響を受け難くなり、良好な信頼性を保持することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、モータと合力体とにわたる補助駆動力の伝達経路に設けられた減速機構に、前記クランク軸よりも大きい回転数で前記クランク軸と連動して回転される回転体を配設し、前記回転体の回転を検出する回転検出器を設けることにより、高い精度（高い分解能）でクランク軸の回転状態を検出することができる。したがって、回転体に周方向に極性の異なる磁石を複数埋め込む場合でも、磁石による極数を多くしなくても、回転状態の分解能を高めることができ、製造コストの増加を抑えることができる。また、回転体を前記クランク軸や前記人力伝達体ではなくて、前記減速機構に設けるため、前記人力伝達体に設けられているトルクセンサ近傍の磁界を乱す可能性を最小限に抑えることができて、トルクセンサの検出能力を良好に維持することができて信頼性が向上する。
【００３３】
また、前記モータ駆動ユニットにおける前記減速機構の側方に、制御基板を有するとともに当該モータ駆動ユニットを制御する制御部を配設し、前記回転検出器を、前記回転体に臨む姿勢で前記制御基板に取り付けることにより、回転体の回転状態を検出するための制御基板を、当該モータ駆動ユニットを制御する制御部に設けられる制御基板とは別途に設けなくても済み、製造コストの増加を抑えることができる。
【００３４】
また、前記回転体を、減速用歯車支持軸に取り付けることにより、極めて高い精度（高い分解能）でクランク軸の回転状態を検出することができるとともに、前記回転体に磁石を埋め込むなどした場合でも、前記人力伝達体に設けられているトルクセンサ近傍の磁界を乱す可能性を最小限に抑えることができて、信頼性が向上する。
【００３５】
また、減速用歯車支持軸と、モータの出力側歯車に噛み合う大径歯車部との間に、前記合力体側からの人力駆動力をモータ側に伝達しない人力駆動力切断用の一方向クラッチを配設することにより、バッテリの残容量が無くなった際にペダルを漕いで回転させた場合でも、前記人力駆動力切断用の一方向クラッチによって、モータを回転しなくても済み、ペダルに余分な力をかけなくて済む。
【００３６】
また、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体とにわたる駆動力の伝達経路に、一方向クラッチを配設せず、前記クランク軸と前記人力伝達体と前記合力体との相対的な回転方向にかかわらず、前記クランク軸の回転に伴って前記人力伝達体および前記合力体も回転されるよう構成することにより、クランク軸の回転が常に回転体に連動して伝達されるため、クランク軸の回転を常に良好に検出することができる。また、人力伝達体に、一方向クラッチに起因する振動が伝わることがなく、トルク（人力駆動力）を良好に検出することができる。また、人力伝達体の材料として広い範囲のものから選択できて、トルクの検出能力が高くなる材料を用いることができる。
【００３７】
また、制御部により、クランク軸、人力伝達体、合力体の回転位置と、トルクの変動状態とから、ペダルの位置などを推測することができる。また、変速が指示された際に変速タイミングを調整可能な変速機を備え、変速が指示された際に、制御部によりペダルに作用する踏力が小さくなると推測されるタイミングで変速させることにより、変速タイミングとして好ましいタイミングで、搭乗者の足への負担を最小限に抑えながら良好に変速させることができる。
【００３８】
また、減速用歯車支持軸と、モータの出力側歯車に噛み合う大径歯車部との間に、前記合力体側からの人力駆動力をモータ側に伝達しない人力駆動力切断用の一方向クラッチを配設することにより、バッテリの残容量が無くなった際にペダルを漕いで回転させた場合でも、前記人力駆動力切断用の一方向クラッチによって、モータを回転しなくても済み、ペダルに余分な力をかけなくて済む。また、モータの回転状態にかかわらず、クランク軸の回転を常に良好に検出することができる。
【００３９】
また、モータと合力体と減速機構と制御部とがモータ駆動ユニット内に組み込まれ、モータと制御部とを側面視して重なり、かつ幅方向の互いに反対側に配設することで、モータ駆動ユニットの側面視した状態での面積（横方向からの投影面積）を、一軸式のモータ駆動ユニットとして特に小さくできる（コンパクト化できる）とともに、制御部がモータの熱の影響を受け難くなって、良好な信頼性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車の全体側面図
【図２】同電動アシスト自転車の部分切欠側面図
【図３】（ａ）および（ｂ）は同電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの右側面図および左側面断面図（駆動スプロケットは省いている）
【図４】同電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの平面断面図
【図５】同電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの要部拡大平面断面図
【図６】同電動アシスト自転車の後輪のハブの分解斜視図
【図７】同電動アシスト自転車の後輪のハブの縦断面図で、ペダルの踏力により後輪を回転駆動させている状態
【図８】同電動アシスト自転車の後輪のハブの縦断面図で、ペダルを前進走行時とは逆方向に回転させてコースターブレーキを作動させている状態、あるいは走行中にペダルの回転を停止している状態
【図９】本発明の他の実施の形態に係る電動アシスト自転車の全体側面図
【図１０】本発明のその他の実施の形態に係る電動アシスト自転車におけるモータ駆動ユニットの拡大平面横断面図
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態に係る電動アシスト自転車における回転検出器および回転体の側面図
【図１２】従来の電動アシスト自転車における二軸式のモータ駆動ユニットおよびその近傍箇所の側面図
【図１３】従来の電動アシスト自転車における一軸式のモータ駆動ユニットの側面図
【図１４】同一軸式のモータ駆動ユニットの平面断面図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車について図面に基づき説明する。なお、以下の説明における左右方向および前後方向とは、進行方向に向って当該電動アシスト自転車１に搭乗した状態での方向を言う。また、この発明の構成が以下で述べる構成に限定されるものではない。
【００４２】
図１、図２における１は本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車である。図１、図２などに示すように、この電動アシスト自転車１は、ヘッドパイプ２ａ、前フォーク２ｂ、メインパイプ２ｃ、立パイプ２ｄ、チェーンステー２ｅ、シートステー２ｆなどからなる金属製のフレーム２と、前フォーク２ｂの下端に回転自在に取り付けられた前輪３と、チェーンステー２ｅの後端に回転自在に取り付けられた後輪４と、前輪３の向きを変更するハンドル５と、サドル６と、踏力からなる人力駆動力がかけられるクランク７およびペダル８と、補助駆動力（アシスト力）を発生させる駆動源としての電動のモータ２１（図４参照）およびこのモータ２１を含めた各種の電気的制御を行う制御部２４（図４参照）などが設けられたモータ駆動ユニット２０と、モータ２１に駆動用の電力を供給する二次電池からなるバッテリ１２と、ハンドル５などに取り付けられて、搭乗者などが操作可能な手元操作部（図示せず）と、クランク軸７ａと同軸心で一体的に回転するように取り付けられ、人力駆動力および補助駆動力が合わされた合力を出力する駆動力出力輪体としての駆動スプロケット（前スプロケット、クランクスプロケットや前ギヤとも称せられる）１３と、後輪４のハブ（後ハブとも称する）９に取り付けられた後部輪体としての後スプロケット（後ギヤとも称せられることがある）１４と、駆動スプロケット１３と後スプロケット１４とにわたって回転可能な状態で無端状に巻回された無端状駆動力伝達体としてのチェーン１５と、チェーン１５などを側方から覆うチェーンカバー１７と、などを備えている。なお、バッテリ１２は蓄電器の一例であり、二次電池が好適であるが、蓄電器の他の例としてはキャパシタなどであってもよい。なお、クランク７は、左右にそれぞれ設けられるクランクアーム７ｂと、左右のクランクアーム７ｂ同士を連結するクランク軸７ａとからなり、クランクアーム７ｂの端部にペダル８が回転自在に取り付けられている。
【００４３】
図１、図２に示すように、この電動アシスト自転車１においても、モータ駆動ユニット２０が、クランク軸７ａの略後方など、前輪３と後輪４との間の中間位置（より詳しくは中間位置の下部）に配置されている。そして、このような配置構成にすることで、重量が比較的大きいモータ駆動ユニット２０が、電動アシスト自転車１の前後方向中央に配置されるため、前輪３や後輪４を持ち上げ易くて、走行路に段差があっても容易に乗り越えることができるなど、電動アシスト自転車１の車体（フレーム２など）の取り回しがよく、また、走行安定性も良好となる。
【００４４】
図３（ａ）および（ｂ）はモータ駆動ユニット２０の右側面図および左側面断面図（駆動スプロケット１３は省いている）、図４はモータ駆動ユニット２０の平面横断面図である。
【００４５】
図３（ａ）、（ｂ）、図４に示すように、モータ駆動ユニット２０は、モータケース２２ａ、左側ケース２２ｂ、右側ケース２２ｃからなるユニットケース２２により外殻部などが構成され、モータ駆動ユニット２０の前部をクランク軸７ａが左右に貫通している。また、クランク軸７ａの外周に、クランク軸７ａからの人力駆動力が伝達される略筒状の人力伝達体２８と、この人力伝達体２８を介して伝達された人力駆動力とモータ２１からの補助駆動力とを合成する合力体２９とが配設されている。さらに、ユニットケース２２の前後方向中央部に、減速用歯車３６などを有する減速機構２５が配設され、ユニットケース２２内の後部左側にモータ２１が配設され、ユニットケース２２内の後部右側に、各種の電気的制御を行う電子部品が設けられた制御基板２４ａや各種情報の記憶部などを有する制御部２４が配設されている。なお、３９は、減速機構２５（詳しくは、後述する減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄ）などが配設されている領域と、制御部２４が設けられている領域とを仕切る仕切カバー（油避けカバー）である。
【００４６】
モータ駆動ユニット２０についてより詳しく述べると、図４などに示すように、クランク軸７ａが、モータ駆動ユニット２０の前部を左右に貫通した状態で軸受２６、２７により回転自在に配設され、このクランク軸７ａにおける左側寄り部分の外周に、セレーション部（またはスプライン部）７ｃを介して、筒状の人力伝達体２８が一体的に回転する状態で嵌め込まれている。なお、人力伝達体２８の内周におけるクランク軸７ａのセレーション部（またはスプライン部）７ｃに対応する箇所にもセレーション部（またはスプライン部）２８ｂが形成されてクランク軸７ａのセレーション部（またはスプライン部）７ｃと噛み合っている。
【００４７】
人力伝達体２８の外周表面には、磁気異方性を付与した磁歪発生部３１ｂが形成されているとともに、その外周に一定の隙間（空間）を介してコイル３１ａが配設され、これらの磁歪発生部３１ｂおよびコイル３１ａにより磁歪式のトルクセンサ（人力検知部）３１が構成されている。これにより、クランク軸７ａからの人力駆動力が人力伝達体２８に伝達されるとともに、トルクセンサ３１により人力駆動力が検出される。また、この磁歪式のトルクセンサ３１では、磁歪発生部３１ｂが、人力伝達体２８の軸心方向に対して例えば＋４５度と−４５度とをなす螺旋形状に形成されており、人力伝達体２８に人力駆動力が伝達されると人力伝達体２８の表面の磁歪発生部３１ｂに歪みが発生して透磁率の増加部分と減少部分とが発生するため、コイル３１ａのインダクタンス差を測定することでトルク（人力駆動力）の大きさを検出できるよう構成されている。なお、この実施の形態では、上記構成により、クランク軸７ａが反対方向に回転されたことをも検出可能に構成されているがこれに限るものではない。
【００４８】
また、人力駆動力と補助駆動力とを合成するための合力体２９は、クランク軸７ａの外周における人力伝達体２８の右側に隣接した箇所で、クランク軸７ａに対しては回転自在の状態で配設されているが、人力伝達体２８の右端部外周に形成されたセレーション部（またはスプライン部）２８ａと、合力体２９の左端部内周に形成されたセレーション部（またはスプライン部）２９ａとが嵌合されている。なお、この実施の形態では、人力伝達体２８のセレーション部（またはスプライン部）２８ａに、合力体２９の左端部内周に形成されたセレーション部（またはスプライン部）２９ａが外嵌されている。このように、クランク軸７ａと人力伝達体２８との間、および人力伝達体２８と合力体２９との間（すなわち、クランク軸７ａと人力伝達体２８と合力体２９との間の力の伝達経路）には、一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）が設けられておらず、この結果、クランク軸７ａに伝達された人力駆動力が人力伝達体２８から合力体２９に伝達されて、これらのクランク軸７ａと人力伝達体２８と合力体２９とが常に一体的に回転するよう構成されている。
【００４９】
さらに、図４に示すように、モータ駆動ユニット２０における合力体２９の左寄り箇所外周には、モータ２１からの補助駆動力を入力するための大径歯車部２９ｂが一体形成されている。また、合力体２９の右端部外周には駆動スプロケット１３が嵌め込まれて、合力体２９と駆動スプロケット１３とは一体的に回転する。なお、合力体２９に外嵌された軸受２７により、クランク軸７ａが合力体２９を介して回転自在に支持されている。なお、合力体２９とクランク軸７ａとの間に薄肉の軸受などを配設してもよい。
【００５０】
モータ２１は軸受３２、３３によりその回転軸２１ａおよびロータ部２１ｂが回転自在に支持されている。また、モータ２１の回転軸２１ａが右側方に突出され、この突出部の外周に歯部２１ｃが形成されている。減速機構２５は、減速用歯車３６を介することにより、モータ２１の回転を減速させるとともに回転トルク（補助駆動力）が増幅されて合力体２９の大径歯車部２９ｂに伝達するよう構成されている。
【００５１】
ここで、減速用歯車３６の支持軸（減速用歯車支持軸）には、軸受３４、３５により回転自在に支持された減速用歯車小径支持軸部（減速用歯車支持軸の一例であり、以下、単に小径支持軸部と略す）３６ａと、これよりも大径の減速用歯車大径支持軸部（減速用歯車支持軸の他の例であり、以下、単に大径支持軸部と略す）３６ｂとが一体形成されている。また、小径支持軸部３６ａの外周に、小径支持軸部３６ａとは別体の減速用小径歯車部（減速用歯車部の一例であり、以下、単に小径歯車部と略す）３６ｃが、圧入またはセレーション部（あるいはスプライン部）などを介して、一体的に回転するように組みつけられている。そして、小径歯車部３６ｃが合力体２９の大径歯車部２９ｂに噛み合わされている。一方、減速用歯車３６の大径支持軸部３６ｂの外周に減速用大径歯車部（減速用歯車部の他の例であり、以下、単に大径歯車部と略す）３６ｄが配設されているとともに、この大径歯車部３６ｄがモータ２１の回転軸２１ａの歯部２１ｃに噛み合わされているが、減速用歯車３６における大径支持軸部３６ｂと大径歯車部３６ｄとの間には、合力体２９からの回転駆動力をモータ２１側に伝達しないための、人力駆動力切断用の一方向クラッチ３７が配設されている。
【００５２】
この一方向クラッチ３７は、走行中にある程度の補助駆動力が出力されるなど、モータ出力（補助駆動力）に基づく減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄの内周部分が、これに対向する大径支持軸部３６ｂの外周部分に対して、相対的に駆動スプロケット１３を前進させる方向に回転する場合（すなわち、減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄの内周の前進方向への回転数が、これに対向する大径支持軸部３６ｂの外周の前進方向への回転数よりも大きい場合）には、減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄに伝達された補助駆動力を、そのまま大径支持軸部３６ｂに伝達するように動作する。そして、補助駆動力が、小径支持軸部３６ａと小径歯部３６ｃとを介して、合力体２９の大径歯車部２９ｂに伝達される。これにより、合力体２９において、人力駆動力と補助駆動力とが合成され、これらの合成された合力が、駆動スプロケット１３から、チェーン１５を介して、後輪４に伝達される。
【００５３】
一方、バッテリ１２の残容量が無くなって、モータ２１から補助駆動力が出力されない状態でペダル８を漕いだ場合など、モータ出力（補助駆動力）に基づく減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄの内周部分が、これに対向する大径支持軸部３６ｂの外周部分に対して、相対的に駆動スプロケット１３を前進させる方向とは逆方向に回転する場合（減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄの内周の前進方向への回転数が、これに対向する大径支持軸部３６ｂの外周の前進方向への回転数よりも小さい場合）には、減速用歯車３６の大径歯車部３６ｄに伝達された補助駆動力が一方向クラッチ３７により切断されて、大径支持軸部３６ｂに伝達されないよう構成されている。
【００５４】
これにより、バッテリ１２の残容量が無くなって、モータ２１から補助駆動力が出力されない状態でペダル８を漕いだ場合などには、人力駆動力によって小径歯車部３６ｃおよび小径支持軸部３６ａや大径支持軸部３６ｂは回転されるが、大径歯車部３６ｄやモータ２１の回転軸２１ａおよびロータ部２１ｂは回転されない。
【００５５】
さらに上記構成に加えて、図４、図５に示すように、減速用歯車３６の支持軸（減速用歯車支持軸）、より詳しくは、減速用歯車支持軸における大径支持軸部３６ｂの右端部外周には、大径支持軸部３６ｂの回転を検出するための回転体１１が取り付けられている。また、この回転体１１の後端部箇所に右側方から臨む姿勢で、磁気センサからなる回転検出器１０が設けられている。減速用歯車３６の小径歯車部３６ｃは、これに噛み合う合力体２９の大径歯車部２９ｂの歯数の１／４〜１／５とされており、これに伴って、大径支持軸部３６ｂを含む減速用歯車支持軸や回転体１１は、クランク軸７ａや人力伝達体２８、合力体２９に連動しながら、クランク軸７ａよりも大きい回転数、この実施の形態ではクランク軸７ａの４〜５倍の回転数で回転する。そして、回転体１１の右側面の外周部近傍箇所には、周方向に対して交互に極性が入れ替わるように、極性の異なる磁石１１ａが周方向に複数埋め込まれている。また、図３（ｂ）、図４、図５に示すように、回転検出器１０は、制御部２４に配設されており、制御部２４の制御基板２４ａに取り付けられている。
【００５６】
なお、この実施の形態では、仕切カバー（油避けカバー）３９における回転検出器１０と回転体１１との間の箇所に孔部３９ａが形成されて連通されており、磁石１１ａによる極性の変動状態を良好に検出できるよう構成されている。しかし、これに限るものではなく、回転検出器１０と回転体１１との間で磁気を遮らない材料で、仕切カバー（油避けカバー）３９の全体または一部を形成してもよい。
【００５７】
また、この電動自転車１では、後輪４のブレーキ装置として、ブレーキレバーを操作することにより作動するブレーキシューを前輪のリムに押し付けるリムブレーキや、後輪のバンドブレーキやローラブレーキなどは設けられていない。そして、これらのブレーキ装置の代わりに、後ハブ９（図２参照、但し、実際には、図２に示す後スプロケット１４の向こう側に後ハブ９が設けられている）に、ペダル８を前進走行時の回転方向と逆方向に回転することにより後輪４が制動される、図６に示すようなコースターブレーキ６０が設けられている。なお、前輪３のブレーキ装置としては、ブレーキレバーを操作することによりそれぞれ作動するキャリパーブレーキやリムブレーキを設けてもよいし、設けなくてもよい（図１においては前輪３のブレーキ装置を設けていない場合を示している）。
【００５８】
図６は、コースターブレーキ６０が設けられている後輪４のハブ（後ハブ）９の分解斜視図、図７、図８は、それぞれ後ハブの断面図である。この実施の形態では、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｄ９４１９に規定する自転車用コースターハブ機構Ｂタイプの「ローラークラッチ駆動式」のコースターブレーキ６０が用いられており、後ハブ９の外郭部をなして後輪４と一体的に回転するハブ本体の内部にコースターブレーキ６０が配設されている。
【００５９】
図６〜図９に示すように、コースターブレーキ６０は、後輪４のハブ軸６７に回転自在に外嵌され、その一端側（図６における右端側）外周に後スプロケット１４が一体的に回転するように固定され、その他端側（図６における左端側）に図７、図８に示すような突部６１ａ、大径カム面６１ｂおよび小径カム面６１ｃが周方向適当間隔ごとに形成された駆動体６１と、外周寄り部分において周方向適当間隔ごとにローラ６２が配設されているとともに軸方向に沿って図６における左側に突出するカム部６３ａを有するカム台６３と、カム台６３のカム部６３ａにその傾斜カム部６４ａが係合するとともにテーパ面６４ｂを有するエキスパンダー６４と、径方向に拡縮可能で後ハブ９の内周面に摺接可能なブレーキシュー６５と、ブレーキシュー６５を外側に移動可能なテーパ面６６ａを有するブレーキコーン６６となどから構成されている。
【００６０】
そして、ペダル８が通常の走行方向（前進走行時の回転方向、正方向とも称す）に回転されると、チェーン１５および後スプロケット１４などを介して、駆動体６１が図７において示すｇ方向に回転され、これに伴い、ローラ６２が駆動体６１の大径部６１ｂにより外側に押圧される。この結果、ローラ６２が、駆動体６１と、後ハブ９のハブ本体との間に強く圧接された状態で挟持され、これによって、駆動体６１とともに前記ハブ本体が一体化されて、後輪４全体も回転される。なお、この際、カム台６３のカム部６３ａはエキスパンダー６４の傾斜カム部６４ａにおける軸方向に対して薄い厚み部分に当接している状態となり、エキスパンダー６４は図６において右側寄りに位置するため、エキスパンダー６４のテーパ面６４ｂがブレーキシュー６５に当接せず、ブレーキシュー６５も拡径されずに後ハブ９の内周面から離反されている。
【００６１】
一方、ペダル８が前進走行時の回転方向と逆方向に回転されて、チェーン１５を介して、後スプロケット１４が逆方向に回転された場合には、図８に示すように、駆動体６１が後スプロケット１４と同方向であるｈ方向に回転され、これにより、ローラ６２の箇所では、駆動体６１の小径カム面６１ｃに当接してハブ本体の内周面からは隙間を有する状態となる。しかしながら、駆動体６１のｈ方向への回転により、ローラ６２を介して、カム台６３がｈ方向に回転されると、カム台６３のカム部６３ａに傾斜カム部６４ａで当接しているエキスパンダー６４が図６における左側に移動される。これにより、ブレーキシュー６５が、エキスパンダー６４のテーパ面６４ｂとブレーキコーン６６のテーパ面６６ａとにより両側から押圧されて拡径して、後ハブ９のハブ本体の内周面に強く押圧され、この結果、後ハブ９を介して後輪４が制動される。
【００６２】
なお、走行中にペダル８が停止されて、チェーン１５を介して、後スプロケット１４の回転が停止された場合には、駆動体６１が図７に示すようなｇ方向に回転される力がなくなるため、図８に示すように、ローラ６２は、駆動体６１の小径カム面６１ｃ側に寄って後ハブ９の内周面から隙間を有する状態となる。また、駆動体６１が回転されないため、カム台６３も回転されず、これにより、エキスパンダー５４は図６において右側寄りに位置した状態のままとなり、エキスパンダー６４のテーパ面６４ｂがブレーキシュー６５に当接せず、ブレーキシュー６５も拡径されずに後ハブ９の内周面から離反される。この結果、後ハブ９が回転している状態であっても、後ハブ９の回転力は、駆動体６１や後スプロケット１４には伝達されず、これらの間にフリーホイール（一方向クラッチ機構やラチェット機構）を配設した場合のように、空回り状態となって惰性走行状態が維持される。
【００６３】
なお、この実施の形態では、コースターブレーキ６０として、「ローラークラッチ駆動式」のものを用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、これに代えて、「テーパーコーン駆動式」のコースターブレーキや、「多板式」のコースターブレーキを用いてもよい。
【００６４】
上記構成において、前進走行時にペダル８を踏み込むと、このペダル８にかけられた踏力に基づく人力駆動力が、クランク軸７ａから人力伝達体２８を介して合力体２９に伝達され、前記人力駆動力が、人力伝達体２８に設けられたトルクセンサ３１により検出される。そして、前記人力駆動力に対応する補助駆動力が減速機構２５の減速用歯車３６などを介して、合力体２９に伝達され、合力体２９で合わされた合力が、駆動スプロケット１３から、チェーン１５を介して、後輪４に伝達される。これにより、人力駆動力に対応したモータ２１の補助駆動力（アシスト力）を加えることで、上り坂等でも楽に走行できる。
【００６５】
一方、走行中に搭乗者がペダル８を漕ぐことを止めると、これに伴ってクランク軸７ａおよび合力体２９の回転も停止するため、この停止状態が回転検出器１０により検出され、モータ２１が直ぐに停止または制動される。これにより、モータ２１からの補助駆動力がペダル８に作用することを防止できて、ペダル８に余分な力をかけなくて済む。
【００６６】
また、走行中に搭乗者がペダル８を逆方向に回転させると、これに伴ってクランク軸７ａ、人力伝達体２８および合力体２９を介して駆動スプロケット１３も逆方向に回転され、この動作がチェーン１５を介して後ハブ９が設けられているコースターブレーキ６０に伝達されて、コースターブレーキ６０が作動する。
【００６７】
また、これらの動作において、従来の一軸式のモータ駆動ユニットでは、トルクセンサが取り付けられている人力伝達体や合力体の端部に一方向クラッチが設けられていたため、一方向クラッチの切替動作時の振動やカム部の噛み合い動作や乗越え動作時の振動が直接に人力伝達体や合力体の端部に伝達されて、トルク検出時のノイズとなって、トルクの検出能力が低下するおそれがあった。また、このように、トルクの検出能力が低下すると、トルク値に対する高度な制御を行い難くなったり、トルク値に対する素早い制御が行い難くなったりするおそれもあった。また、コースターブレーキを後輪のハブに設けようとしても、ペダルを前進走行時と逆方向に回転させた際に、ペダルの回転が駆動スプロケットやチェーンに伝達できないため、コースターブレーキに対応することができなかった。
【００６８】
これに対して、本発明の実施の形態では、クランク軸７ａと人力伝達体２８と合力体２９とにわたる駆動力の伝達経路に一方向クラッチが全く配設されていないので、人力伝達体２８にトルクセンサ３１の磁歪発生部３１ｂが設けられていても、人力伝達体２８に一方向クラッチに起因する振動が伝わることがない。これにより、トルク（人力駆動力）を良好に検出することができて、電動アシスト自転車１の信頼性が向上する。また、人力伝達体２８に一方向クラッチを組付ける必要がないため、人力伝達体２８の材料をとして広い範囲のものから選択できて、トルクの検出能力が高くなる材料を用いることができる。これにより、トルクをより良好に検出できるトルクセンサ３１の磁歪発生部３１ｂを用いることができる。
【００６９】
また、上記構成によれば、走行中にペダル８を漕ぐことを停止したり、逆方向に回転したりした際には、この動作がトルクセンサ３１や回転検出器１０により検出されて、モータ２１が直ぐに停止または制動されるよう構成されている。これにより、モータ２１からの補助駆動力がペダル８に作用することを防止するようになっている。
【００７０】
また、上記構成によれば、コースターブレーキ６０が後輪４のハブ９に配設されている場合でも、クランク軸７ａと人力伝達体２８と合力体２９とにわたる駆動力の伝達経路に一方向クラッチが全く配設されておらず、ペダル８およびクランク軸７ａの回転が合力体２９に必ず伝達されるので、ペダル８を前進走行時と逆方向に回転させた際にはこの回転がコースターブレーキ６０に良好に伝達されて、コースターブレーキ６０を良好に作動させることができる。
【００７１】
また、上記構成においては、モータ２１と合力体２９とにわたる補助駆動力の伝達経路に設けられた減速機構２５に、クランク軸７ａよりも大きい回転数でクランク軸７ａと連動して回転する回転体１１を配設し、この回転体１１の回転を回転検出器１０で検出するよう構成している。特に、本実施の形態では、クランク軸７ａに連動してクランク軸７ａの４〜５倍の回転数で回転する減速用歯車支持軸（大径支持軸部３６ｂ）に取り付けた回転体１１の回転を、回転検出器１０で検出するよう構成している。これにより、クランク軸７ａや人力伝達体２８に回転体１１を取り付けて回転を検出する場合よりも、４〜５倍の高い精度（高い分解能）でクランク軸７ａの回転状態を良好に検出することができる。
【００７２】
また、上記のように回転体１１に周方向に極性の回転体に周方向に極性の異なる磁石１１ａを複数埋め込む場合でも、磁石１１ａの極数を多くしなくても（磁石１１ａの数を増加させなくても）、回転状態の分解能を高めることができ、製造コストの増加を抑えることができる。また、回転体１１を減速用歯車支持軸（大径支持軸部３６ｂ）に取り付けたことにより、トルクセンサ３１から回転体１１を離れた位置に配設できる。この結果、人力伝達体２８に設けられているトルクセンサ３１の近傍の磁界を乱す可能性を最小限に抑えることができて、トルクセンサ３１の検出能力を良好に維持することができて信頼性が向上する。
【００７３】
また、上記実施の形態では、モータ駆動ユニット２０における減速機構２５の側方に、制御基板２４ａを有するとともに当該モータ駆動ユニット２０を制御する制御部２４を配設し、回転検出器１０を、回転体１１に臨む姿勢で制御基板２４ａに取り付けている。この構成により、回転体１１の回転状態を検出するための制御基板を、当該モータ駆動ユニット２０を制御する制御部２４に設けられる制御基板２４ａとは別途に設けなくても済んで、制御基板２４ａの中に組み込むことができ、製造コストの増加を抑えることができる。
【００７４】
また、上記構成において、合力体２９、人力伝達体２８やクランク軸７ａの回転を検出する回転検出器１０を設けて、制御部２４により、合力体２９、人力伝達体２８やクランク軸７ａが正方向（当該電動アシスト自転車１が前進する方向）に回転していることを検出した場合は、一時的に力を抜いて走行した場合や、ペダル８が上死点や下死点位置となって踏み込む力が一時的に弱くなるなどしてトルクが変動した場合でも、補助駆動力の変動を抑えるように制御してもよい。この構成によれば、走行している際での補助駆動力の変動を抑えることができて、乗り心地の向上を図ることができる。
【００７５】
また、上記構成においては、ペダル８が組みつけられているクランク軸７ａと、駆動スプロケット１３が取り付けられている合力体２９との間に一方向クラッチが設けられていないため、ペダル８と、クランク軸７ａ、人力伝達体２８、合力体２９の回転方向に対する相対位置が変動しない。また、クランク軸７ａの回転数と減速用歯車支持軸（大径支持軸部３６ｂ）に取り付けた回転体１１の回転数とは一定の割合である。したがって、制御部２４により、減速用歯車支持軸（大径支持軸部３６ｂ）に取り付けた回転体１１の回転数（回転量）に基づくクランク軸７ａ、人力伝達体２８、合力体２９の位置と、トルクの変動状態とから、ペダル８の位置などを推測することが可能であり、これにより、各種の制御を行ってもよい。
【００７６】
例えば、当該電動アシスト自転車１として、複数の変速段を有し、変速が指示された際に変速タイミングを調整可能な変速機を備えた構造とするとともに、制御部２４により、トルクの変動状態と、回転検出器１０で検出した出力信号に基づいて、合力体２９の回転方向に対する位置に対応するペダル８の位置などを推測し、変速が指示された際に、変速タイミングとして好ましい、ペダル８に作用する踏力が小さくなるタイミング（例えば、ペダル８が上死点や下死点に位置するタイミング）で変速させてもよい。この構成によれば、変速が指示された際に、搭乗者の足への負担を最小に抑えることができると同時に良好に変速できる。
【００７７】
また、上記構成においては、モータ２１と合力体２９とにわたる補助駆動力の伝達経路に、複数の減速用歯車部としての小径歯車部３６ｃおよび大径歯車部３６ｄと、これらの小径歯車部３６ｃおよび大径歯車部３６ｄを支持する減速用歯車支持軸としての小径支持軸部３６ａおよび大径支持軸部３６ｂとを有する減速機構２５の減速用歯車３６を配設している。そして、この実施の形態では、大径歯車部３６ｄと大径支持軸部３６ｂとの間に、合力体２９側からの人力駆動力をモータ２１側に伝達しない人力駆動力切断用の一方向クラッチ３７を配設している。
【００７８】
これにより、バッテリ１２の残容量が無くなって、モータ２１から補助駆動力が出力されない状態でペダル８を漕いだ場合などには、人力駆動力によって小径歯車部３６ｃおよび小径支持軸部３６ａや大径支持軸部３６ｂは回転されるが、大径歯車部３６ｄやモータ２１の回転軸２１ａおよびロータ部２１ｂは回転されず、ペダル８に余分な力をかけなくて済む（いわゆる引きずり抵抗を極めて減少させることができる）。また、モータ２１の回転状態にかかわらず、クランク軸７ａの回転を常に良好に検出することができる利点もある。
【００７９】
また、本実施の形態では、図３に示すように、側面視して、モータ２１と制御部２４とがほぼ重なるように配置したので、モータ駆動ユニット２０の側面視した状態での面積（横方向からの投影面積）を、一軸式のモータ駆動ユニット２０として特に小さくできる（コンパクト化できる）利点がある。そして、モータ２１と制御部２４とはモータ駆動ユニット２０において正面視や平面視して幅方向の反対側に配設した（モータ２１を左側、制御部２４を右側に配設した）ので、制御部２４がモータ２１の熱の影響を受け難くなり、良好な信頼性を保持することができる。
【００８０】
なお、上記実施の形態では、後ハブ９にコースターブレーキ６０が設けられている場合を述べたが、これに限るものではない。すなわち、コースターブレーキ６０に代えて、ブレーキ装置として、一般の自転車と同様に、ハンドル５に取り付けたブレーキレバー７０（図９参照）を操作することで制動されるリムブレーキ、バンドブレーキ、またはローラブレーキなどを設けた場合にも、上記実施の形態のモータ駆動ユニット２０を用いてもよい。なお、この場合には、後輪４の回転力をチェーン１５に伝達しないペダル停止時用の一方向クラッチを後輪４のハブ９に配設して、下り坂などの前進走行時において、ペダル８が回転しないよう構成してもよい。
【００８１】
なお、上記実施の形態では、フロント変速機が装着されておらず、駆動スプロケット１３が１つ（１段）である場合を述べたが、これに限るものではなく、大小の駆動スプロケットを備えたフロント変速機を装着してもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態では、クランク軸７ａと人力伝達体２８と合力体２９とにわたる駆動力の伝達経路に一方向クラッチが配設されていない場合を述べたが、これに限るものではなく、クランク軸７ａと人力伝達体２８と合力体２９とにわたる駆動力の伝達経路に、モータ２１側からの補助駆動力をクランク軸７ａ側に伝達しないようにする補助駆動力切断用の一方向クラッチ３８を配設してもよい。例えば、図１０に示すように、クランク軸７ａに対して回転自在の状態で外嵌するとともに人力伝達体２８に、セレーション部（またはスプライン部）２８ａ、４０ｂを介して係合する中間筒体４０を設け、この中間筒体４０と合力体２９との間に、補助駆動力切断用の一方向クラッチ３８を配設している。すなわち、この一方向クラッチ３８は、中間筒体４０からの前進方向への人力駆動力は合力体２９に伝達するが、合力体２９からの前進方向への補助駆動力は中間筒体４０を介してクランク軸７ａやペダル８側に伝達されないよう構成されている。また、この電動アシスト自転車では、搭乗者がペダル８を漕ぐことを止めても、しばらくの間だけ、モータ２１が回転し続けるように、いわゆる遅れ制御を行うが、前記一方向クラッチ３８により補助駆動力を切断させて、クランク軸７ａやペダル８が勝手に回転し続けることが阻止されている。
【００８３】
この実施の形態においても、搭乗者がペダル８を漕いでいる状態では、前記一方向クラッチ３８が接続されているため、この状態では、回転体１１の回転状態に基づいてクランク軸７ａの回転状態を検出することができる。したがって、この構成においても、回転検出器１０からの情報により、クランク軸７ａが正方向（当該電動アシスト自転車１が前進する方向）に回転していることを検出した場合は、一時的に力を抜いて走行した場合や、ペダル８が上死点や下死点位置となって踏み込む力が一時的に弱くなるなどしてトルクが変動した場合でも、補助駆動力の変動を抑えるように制御することが可能であり、走行している際での補助駆動力の変動を抑えることができて、乗り心地の向上を図ることができる。ただし、前記一方向クラッチ３８が切断された場合には、クランク軸７ａと合力体２９との相対位置はずれるため、ペダル８の位置を推測することはできない。
【００８４】
また、上記実施の形態においては、回転検出器１０として、磁気センサを用いた場合を述べたが、これに限るものではなく、回転検出器１０として、光センサを用いてもよい。例えば、図１１に示すように、出射部１０ａと受光部１０ｂとを隣接させた光センサからなる回転検出器１０を横方向（詳しくは、後述する回転体１１の歯部１１ｂの回転方向）に２つ並べる。また、大径支持軸部３６ｂに取り付ける回転体１１に、くし（櫛）歯状に外周方向に延びる歯部１１ａを設ける。そして、回転体１１の歯部１１ａに反射した光を受ける場合と、歯部１１ａ間の溝部１１ｃで光が反射しない場合との信号に基づいて、回転体１１、ひいては、大径支持軸部３６ｂやクランク軸７ａの回転状態や回転方向を検出するよう構成してもよい。また、これに代えて、光を透過させて検出する出射部と受光部とを設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である各種の電動アシスト自転車に適用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１      電動アシスト自転車
２      フレーム
３      前輪
４      後輪
７      クランク
７ａ    クランク軸
８      ペダル
９      ハブ
１０    回転検出器
１１    回転体
１２    バッテリ（蓄電器）
１３    駆動スプロケット
１４    後スプロケット
１５    チェーン（無端状駆動力伝達体）
２０    モータ駆動ユニット
２１    モータ
２２    ユニットケース
２４    制御部
２５    減速機構
２８    人力伝達体
２９    合力体
３１    トルクセンサ（人力検知部）
３６    減速用歯車
３７    一方向クラッチ（人力駆動力切断用の一方向クラッチ）
３８    一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）
４０    中間筒体
６０    コースターブレーキ
【図１】
2014231234.tif 000003
【図２】
2014231234.tif 000004
【図３】
2014231234.tif 000005
【図４】
2014231234.tif 000006
【図５】
2014231234.tif 000007
【図６】
2014231234.tif 000008
【図７】
2014231234.tif 000009
【図８】
2014231234.tif 000010
【図９】
2014231234.tif 000011
【図１０】
2014231234.tif 000012
【図１１】
2014231234.tif 000013
【図１２】
2014231234.tif 000014
【図１３】
2014231234.tif 000015
【図１４】
2014231234.tif 000016