(57)【要約】  クランク軸周りの領域を最小限に抑えることが可能となる小型の駆動ユニットおよびこの駆動ユニットを備えた電動アシスト自転車を提供する。モータを備えた駆動ユニット２０が、前輪と後輪との間の中間位置に配置され、クランク軸７ａと、モータ２１とが、駆動ユニット２０において互いに異なる軸心で配置され、駆動ユニット２０内に基板２４が配置され、この基板２４が、駆動ユニット２０をクランク軸７ａに沿って側面視した場合に、モータ２１のステータ２１ｃに重なる部分を有するように配置されている。
2019103022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータによ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取り付けられ、前記モータを備えた電動アシスト自転車の駆動ユニットであって、
前記電動アシスト自転車における前輪と後輪との間の中間箇所に取り付ける取付部と、前記ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸が挿通されるクランク軸挿通領域と、駆動力を出力する駆動力出力輪体とを有し、
前記クランク軸と前記モータとが互いに異なる軸心で配置され、
当該駆動ユニットの内部に基板が配置され、この基板が、クランク軸に沿って側面視した場合に、モータのステータに重なる部分を有するように配置されていることを特徴とする電動アシスト自転車の駆動ユニット。
【請求項２】
側面視して、前記基板が、モータのステータの半分以上の面積で重なるように配置されている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の駆動ユニット。
【請求項３】
側面視して、前記基板が、モータのステータが配置されている領域からクランク軸周りの領域まで重なるように配置さ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の駆動ユニット。
【請求項４】
前記基板にモータの回転を読み取るモータ回転センサが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動アシスト自転車の駆動ユニット。
【請求項５】
前記基板にクランク軸の回転を読み取るクランク軸回転センサが取り付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の駆動ユニット。
【請求項６】
前記基板に、モータの回転を読み取るモータ回転センサと、クランク軸の回転を読み取るクランク軸回転センサとが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動アシスト自転車の駆動ユニット。
【請求項７】
複数の基板が設けられており、モータのステータに重なる部分を有する前記基板は、前記複数の基板における最も大きな面積の基板であ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の駆動ユニット。
【請求項８】
モータの回転が、２段の減速機構を介して、駆動力を出力する駆動力出力輪体に伝達されるように構成され、
駆動力出力輪体の回転数に対するモータの回転数の比である減速比が３０〜３７である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の駆動ユニット。
【請求項９】
クランク軸周りの最小半径が５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電動アシスト自転車の駆動ユニット。
【請求項１０】
複数対の減速歯車を有する減速機構が設けられ、
前記減速機構は、前記クランク軸と平行に配設された中間軸と、前記中間軸に設けられた複数の中間軸減速歯車と、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達されるクランク軸側減速歯車と、モータ軸に設けられたモータ軸減速歯車と、を有し、
前記中間軸を回転自在に支持する中間軸軸受を有し、
前記中間軸は、前後方向に対してクランク軸とモータ軸との間に配置されているとともに、クランク軸よりもモータ軸が前方に配置されている場合には、クランク軸とモータ軸とを結ぶ直線よりも下方に配置され、クランク軸よりもモータ軸が後方に配置されている場合には、中間軸がクランク軸とモータ軸とを結ぶ直線よりも上方に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の駆動ユニットを備える電動アシスト自転車。
【請求項１１】
電動アシスト自転車の進行方向に向いて右側から側面視した状態で、クランク軸の軸心とモータ軸の軸心とを結ぶ線に対して、クランク軸の軸心と中間軸の軸心とを結ぶ線の交差角度が、時計回り方向に３０度から７０度以内であるように、クランク軸とモータ軸と中間軸とを配置することを特徴とする請求項１０に記載の駆動ユニットを備える電動アシスト自転車。
【請求項１２】
請求項１〜９の何れかの電動アシスト自転車の駆動ユニットと、この駆動ユニットに電力を供給する蓄電器と、を備えていることを特徴とする駆動給電装置。
【請求項１３】
請求項１〜９の何れか１項に記載の電動アシスト自転車の駆動ユニット、または請求項１２に記載の駆動給電装置を備えていることを特徴とする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取り付けられる駆動ユニットおよび電動アシスト自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電源としてのバッテリと、このバッテリから給電されるモータを備えた駆動ユニットとを有し、ペダルに加えられる踏力による人力駆動力に、前記駆動ユニットの補助駆動力（アシスト力）を加えることで、上り坂等でも楽に走行することが可能な電動アシスト自転車（電動自転車とも称せられる）は既に広く知られている。【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駆動ユニットが、電動アシスト自転車の前後方向の中央（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利点がある。【０００４】
駆動ユニットにはモータを駆動したり制御したりする各種の電子部品などが搭載された基板（主基板や駆動用基板とも称される）が内蔵されている。この基板は、ＦＥＴなどの大きな電子部品や比較的多数の電子部品が搭載されるため、比較的大きな面積となる。また、この基板は、例えば、特開２０１６−２０３７３５号公報などにも示されているように、側面視して（クランク軸心方向に見て）クランク軸周りに配置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、電動アシスト自転車において、クランク軸から後輪や前輪までの距離が、一般的な自転車とあまり変わらず、自転車としての機能も良好に発揮できるものが好まれる場合がある。しかしながら、クランク軸周りに基板を配置している駆動ユニットを採用すると、前記基板が大きくなるにつれて、クランク軸周りにより広い領域が必要となって駆動ユニットとしても大型化し、駆動ユニットの配置を工夫しても、クランク軸から後輪の車軸までの距離がかなり長くなってしまうという課題を生じている。【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、クランク軸周りの領域を最小限に抑えることが可能となるなど小型化することができて、自転車としての機能を良好に発揮可能な電動アシスト自転車の駆動ユニットおよびこの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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の電動アシスト自転車の駆動ユニットは、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータによ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取り付けられ、前記モータを備えた電動アシスト自転車の駆動ユニットであって、前記電動アシスト自転車における前輪と後輪との間の中間箇所に取り付ける取付部と、前記ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸が挿通されるクランク軸挿通領域と、駆動力を出力する駆動力出力輪体とを有し、前記クランク軸と前記モータとが互いに異なる軸心で配置され、当該駆動ユニットの内部に基板が配置され、この基板が、クランク軸に沿って側面視した場合に、モータのステータに重なる部分を有するように配置されていることを特徴とする。なお、駆動ユニットの内部に複数の基板が設けられていてもよく、その場合に、モータのステータに重なる部分を有する前記基板は、前記複数の基板における最も大きな面積の基板である。【０００８】
この構成によれば、基板が、側面視した場合に、モータのステータに重なる部分を有するように配置されているので、基板として十分に広い面積のものを採用することができる。また、クランク軸周りにも基板（別途の基板や、前記基板の一部）を配置する場合でも、このクランク軸周りの基板の面積を少なめに抑えることができるため、駆動ユニットの配置を工夫することなどにより、クランク軸から後輪の車軸までの距離を一般的な自転車に近づけることができる。【０００９】
なお、側面視して、前記基板が、モータのステータの半分以上の面積で重なるように配置されていると好適である。また、側面視して、前記基板を、モータのステータが配置されている領域からクランク軸周りの領域まで重なるように配置してもよい。【００１０】
また、前記基板に、モータの回転を読み取るモータ回転センサや、クランク軸の回転を読み取るクランク軸回転センサを取り付けてもよく、これにより、部品点数や取付の手間を減らすことが可能となる。【００１１】
また、モータの回転が、２段の減速機構を介して、駆動力を出力する駆動力出力輪体に伝達されるように構成し、駆動力出力輪体の回転数に対するモータの回転数の比である減速比が３０〜３７となるように構成すると好適である。また、クランク軸周りの最小半径が５０ｍｍ以下であると好適である。【００１２】
また、本発明の駆動ユニットを備える電動アシスト自転車は、複数対の減速歯車を有する減速機構が設けられ、前記減速機構は、前記クランク軸と平行に配設された中間軸と、前記中間軸に設けられた複数の中間軸減速歯車と、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達されるクランク軸減速歯車と、モータ軸に設けられたモータ軸減速歯車と、を有し、前記中間軸を回転自在に支持する中間軸軸受を有し、前記中間軸は、前後方向に対してクランク軸とモータ軸との間に配置されているとともに、クランク軸よりもモータ軸が前方に配置されている場合には、クランク軸とモータ軸とを結ぶ直線よりも下方に配置され、クランク軸よりもモータ軸が後方に配置されている場合には、中間軸がクランク軸とモータ軸とを結ぶ直線よりも上方に配置されていることを特徴とする。【００１３】
また、この場合に、電動アシスト自転車の進行方向に向いて右側から側面視した状態で、クランク軸の軸心とモータ軸の軸心とを結ぶ線に対して、クランク軸の軸心と中間軸の軸心とを結ぶ線の交差角度が、時計回り方向に３０度から７０度以内であるように、クランク軸とモータ軸と中間軸とを配置すると好適である。【００１４】
この構成において、減速歯車同士が噛み合う際には反力が発生し、中間軸には大きな反力が作用するため、前記中間軸を回転自在に支持する中間軸軸受の少なくとも一方を、大きな力を支持できる大型のものを用いることとなり、その結果、駆動ユニットが大型化し易くなる（特に駆動ユニットの幅方向寸法が大きくなり易い）傾向がある。【００１５】
しかしながら、上記構成（クランク軸とモータ軸と中間軸との配置構成）によれば、減速歯車同士が噛み合う際に発生する中間軸への反力が互いに打ち消し合って最小限となるように抑えることができる。その結果、中間軸軸受を小型化（幅方向や半径方向に小型化）することができ、ひいては駆動ユニットを小型化する（例えば、駆動ユニットを幅方向などに小型化する）ことができる。【００１６】
また、本発明の電動アシスト自転車の駆動給電装置は、前記駆動ユニットと、この駆動ユニットとに電力を供給する蓄電器と、を備えていることを特徴とする。【００１７】
また、本発明の電動アシスト自転車は、前記何れかに記載の電動アシスト自転車の駆動ユニット、または前記駆動給電装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、基板を、側面視してモータのステータに重なる部分を有するように配置することにより、基板として十分に広い面積のものを採用することができながら、クランク軸周りにも基板（別途の基板や、前記基板の一部）を配置する場合でも、このクランク軸周りの基板の面積を少なめに抑えることができる。これにより、当該駆動ユニットの配置を工夫することなどにより、クランク軸から後輪の車軸までの距離を一般的な自転車に近づけることができる。また、基板を、側面視してモータのステータに重なる部分を有するように配置することにより、モータで発生する音を基板で遮ることができるいわゆる遮音効果もある。【００１９】
また、本発明によれば、モータの回転が、２段の減速機構を介して、駆動ユニットに取付けられた駆動力出力輪体に伝達されるように構成し、駆動力出力輪体の回転数に対するモータの回転数の比である減速比が３０〜３７となるように構成することにより、クランク軸と同軸心である減速歯車として比較的径の小さいものを用いることができて、駆動ユニットにおけるクランク軸周りの径（半径および直径）を小さくすることが可能となる。これにより、クランク軸から後輪の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることができる。【００２０】
また、駆動ユニットの、クランク軸周り（クランク軸回り）の最小半径が５０ｍｍ以下とすることで、さらに、クランク軸から後輪の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることが可能となる。【００２１】
また、本発明によれば、中間軸を、前後方向に対してクランク軸とモータ軸との間に配置するとともに、クランク軸よりもモータ軸が前方に配置されている場合には、クランク軸とモータ軸とを結ぶ直線よりも下方に配置し、クランク軸よりもモータ軸が後方に配置されている場合には、中間軸がクランク軸とモータ軸とを結ぶ直線よりも上方に配置したり、さらに、進行方向に向いて駆動ユニットを右側から側面視した状態で、クランク軸の軸心とモータ軸の軸心とを結ぶ線に対して、クランク軸の軸心と中間軸の軸心とを結ぶ線の交差角度が、時計回り方向に３０度から７０度以内であるように、クランク軸とモータ軸と中間軸とを配置したりする。この構成により、減速歯車同士が噛み合う際に発生する中間軸への反力が互いに打ち消し合って最小限となるように抑えることができて、中間軸軸受、ひいては駆動ユニットを小型化する（例えば、駆動ユニットを幅方向などに小型化する）ことができる。この結果、クランクアーム間の距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る駆動ユニットが取り付けられている電動アシスト自転車の全体左側面図
【図２】同実施の形態（第１の実施の形態）の電動アシスト自転車の駆動ユニットの平面断面図
【図３】同駆動ユニットの簡略的な右側面断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態の第１の変形例に係る駆動ユニットの平面断面図
【図５】本発明の第１の実施の形態の第２の変形例に係る駆動ユニットの平面断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニットの平面断面図で、高速段クラッチは非接続状態
【図７】同駆動ユニットの簡略的な右側面断面図で、高速段クラッチは接続状態
【図８】同駆動ユニットの中間軸およびその近傍箇所の要部拡大平面断面図で、高速段クラッチは非接続状態
【図９】同駆動ユニットの平面断面図で、高速段クラッチは接続状態
【図１０】同駆動ユニットの中間軸およびその近傍箇所の要部拡大平面断面図で、高速段クラッチは接続状態
【図１１】本発明の第１の実施の形態の電動アシスト自転車の駆動ユニットの、モータ軸、中間軸、クランク軸およびこれらの軸に組み付けられている減速歯車を示す簡略的な平面図
【図１２】同駆動ユニットの、歯車の接触部に作用する力ベクトル（反力）を示す簡略的な右側面断面図
【図１３】同駆動ユニットの、前記力ベクトル（反力）が中間軸に作用している状態を示す簡略的な右側面断面図
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニットの平面断面図
【図１５】同駆動ユニットの、歯車の接触部に作用する力ベクトル（反力）を示す簡略的な右側面断面図
【図１６】同駆動ユニットの、力ベクトル（反力）が中間軸に作用している状態を示す簡略的な右側面断面図
【図１７】本発明の第３の実施の形態の変形例に係る駆動ユニットの右側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニットおよびこの駆動ユニットが取り付けられ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に人が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。
【００２４】
図１における１は、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットが取り付けられている電動アシスト自転車である。図１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、上パイプ２ｃ、下パイプ２ｇ、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、搭乗者が着座するサドル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２も参照）およびこのモータ２１を含めた各種の電気的部品の制御を行う制御部などが設けられた駆動ユニット（駆動ユニット装置）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で、当該電動アシスト自転車１の電源の切り換えや走行モードなどを設定変更可能な手元操作部１８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、などを備えている。また、駆動ユニット２０と、バッテリ１２と、により、駆動給電装置（駆動ユニットモジュール）が構成されている。
【００２５】
当該電動アシスト自転車１は、ペダル８からの踏力による人力駆動力に、モータ２１により発生する補助駆動力を加えて走行可能であり、人力駆動力に補助駆動力を加えた合力が、駆動スプロケット１３からチェーン１５および後スプロケット１４などを介して後輪４に伝達される。
【００２６】
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、前記蓄電器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。
【００２７】
図１に示すように、この電動アシスト自転車１では、駆動ユニット２０が、前輪３と後輪４との間の中間位置、より詳しくはクランク軸７ａが貫通される箇所に配設されている。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こととなる。これにより、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されている。
【００２８】
図２に示すように、駆動ユニット２０は、第１〜第３のケース２２ａ〜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、駆動ユニット２０（この実施の形態では駆動ユニット２０の後部に設けられたクランク軸挿通領域１６）をクランク軸７ａが左右に貫通している。また、ユニットケース２２には、当該駆動ユニット２０を、前記電動アシスト自転車における前輪と後輪との間の中間箇所に取り付ける取付部２２ｄが一体形成されている。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、人力伝達体２８からの人力駆動力が伝達される連動筒体２３と、連動筒体２３からの人力駆動力が一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０などを介して伝達されるとともに、人力駆動力とモータ２１からの補助駆動力とを合成した合力を駆動スプロケット１３に伝達する合力伝達体２９とが、配設されている。
【００２９】
また、駆動ユニット２０のユニットケース２２内には、モータ２１の回転を減速して合力伝達体２９側（この実施の形態では中間軸４０）に伝達する減速機構２５と、補助駆動力（アシスト力）駆動源としてのモータ２１とが配設されているとともに、各種の電気的制御を行う電子部品が設けられた基板（駆動基板や主基板とも称せられる）２４も配設されている。基板２４とこの基板に装着された電子部品（ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２４ａやコンデンサ、マイクロコンピュータなど）により制御部が構成されている。なお、図２、図３に示すように、モータ２１の回転軸２１ａの軸心と、クランク軸７ａの軸心と、後述する中間軸４０の軸心とは、互いにその位置が異なっている。また、この実施の形態では、前方から順にモータ２１の回転軸２１ａ、中間軸４０、クランク軸７ａが配置され、クランク軸７ａとモータ軸２１ａとを結ぶ直線よりも中間軸４０が下方に配置されている。また、駆動ユニット２０内（詳しくは駆動ユニット２０のユニットケース２２内）に、クランク軸７ａの両端部を除く部分と、人力伝達体２８、連動筒体２３、合力伝達体２９、減速機構２５、モータ２１、後述するトルクセンサ３１、回転検出体１１、回転検出器（回転センサ）１０などが設けられている。そして、駆動ユニット２０内で人力駆動力と補助駆動力とが合成され、この合成された合力が、駆動ユニット２０の外（詳しくは駆動ユニット２０のユニットケース２２の外）に設けられた駆動スプロケット１３から出力されるよう構成されている。
【００３０】
駆動ユニット２０についてさらに詳しく述べる。図２、図３に示すように、クランク軸７ａが、駆動ユニット２０の後部を左右に貫通した状態で軸受（クランク軸軸受）２６、２７により回転自在に配設されている。そして、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がクランク軸７ａと一体的に回転する状態で嵌合している。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。
【００３１】
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いる。そして、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。
【００３２】
連動筒体２３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に対して回転自在の状態で配設されている。そして、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と連動筒体２３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）２３ａとが互いに嵌合されて、連動筒体２３は人力伝達体２８と一体的に回転する。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、連動筒体２３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）２３ａが外側から嵌合されている。
【００３３】
また、この実施の形態では、連動筒体２３の左側部分の外周に、連動筒体２３の回転状態を検出するための回転検出体１１が取り付けられている。また、回転検出体１１を外周側から臨むように、クランク軸回転センサとしての回転検出器（回転センサ）１０がユニットケース２２側に取り付けられて固定されている。例えば、回転検出器１０は、出射部と受光部とを有する光センサが回転検出体１１の回転方向に並べられて構成され（図示せず）、回転検出体１１は、その外周側箇所に、くし（櫛）歯状に右側に延びる多数の歯部を有している。そして、回転検出体１１の歯部がある場合には、出射された光が反射して受けられることにより、光の入射状態と非入射状態とを回転検出器１０の受光部により電気的に検知するとともに、この検知された信号を制御部で入力して連動筒体２３の回転数（回転量）および回転方向を検知する。なお、光センサに代えてホールＩＣなどの磁気センサを設けて連動筒体２３の回転数（回転量）および回転方向を検知してもよい。ここで、連動筒体２３は人力伝達体２８と一体的に回転し、人力伝達体２８はクランク軸７ａと一体的に回転するため、連動筒体２３の回転量および回転方向を検知することで、クランク軸７ａやペダル８の回転数（回転量）や回転方向も検知できるよう構成されている。
【００３４】
また、連動筒体２３の右側部分の外周に、一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０を介して、合力伝達体２９が配設されている。そして、ペダル８を漕いで前進している場合には、連動筒体２３に伝達された人力駆動力が一方向クラッチ３０を介して合力伝達体２９に伝達される。
【００３５】
モータ２１はモータ軸軸受３２、３３によりその回転軸２１ａおよびロータ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後述するモータ軸減速歯車３９が形成されている。
【００３６】
減速機構２５は、クランク軸７ａと平行に配設された中間軸４０と、合力伝達体２９の左寄り部分に形成された大径の減速歯車（第１の減速歯車：クランク軸側減速歯車）３６を含めた２対の減速歯車３６〜３９などを有しており、２段の減速機構を構成している。そして、減速機構２５は、クランク軸７ａを通して伝達された人力駆動力とモータ２１から伝達された補助駆動力とを合成し、かつ、前記人力駆動力と前記補助駆動力とが合成されてなる合力を合力伝達体２９に伝達する。
【００３７】
中間軸４０は、駆動ユニット２０の前後方向中央部において左右に延びてクランク軸７ａと平行な姿勢で、軸受（中間軸軸受）３４、３５により回転自在に支持された状態で配設されている。中間軸４０には、大径の第２の中間軸減速歯車３７と、小径の第３の中間軸減速歯車３８と、人力駆動力切断用の一方向クラッチ４２とが取り付けられている。
【００３８】
人力駆動力切断用の一方向クラッチ４２は、中間軸４０の外周と第２の中間軸減速歯車３７の内周との間に配設されており、ペダル８からの人力駆動力を切断するためのものである。すなわち、この一方向クラッチ４２により、モータ２１が駆動されずに補助駆動力が発生していない場合には、ペダル８からの人力駆動力が、人力駆動力切断用の一方向クラッチ４２により切断されて、モータ２１のロータ２１ｂを回転させなくても済むように構成されている。一方、モータ２１が駆動されて回転している場合には、中間軸４０と第２の中間軸減速歯車３７とが一方向クラッチ４２を介して接続され、第２、第３の中間軸減速歯車３７、３８は中間軸４０とともに一体的に回転する。
【００３９】
そして、モータ２１の回転軸２１ａに形成された小径のモータ軸減速歯車３９が大径の第２の中間軸減速歯車３７に噛み合っているため、モータ２１が回転されて補助駆動力が出力される場合に、モータ２１の回転が減速され、モータ２１からの補助駆動力のトルクが増幅されて中間軸４０側に伝達される。また、小径の第３の中間軸減速歯車３８は、合力伝達体２９に一体形成された大径の第１の減速歯車３６に噛み合っているため、中間軸４０に伝達された補助駆動力のトルクがさらに増幅されて第１の減速歯車３６に伝達される。そして、第１の減速歯車３６が一体形成されている合力伝達体２９において、人力駆動力とモータ２１からの補助駆動力とが合成されて、駆動力出力輪体としての駆動スプロケット１３から出力される。ここで、駆動スプロケット１３の回転数に対するモータ２１の回転数の比である減速比が３０〜３７（３０以上で３７以下）とされている。また、駆動ユニット２０の、クランク軸７ａ周り（クランク軸回り）の最小半径が５０ｍｍ以下とされている。
【００４０】
また、この実施の形態では、駆動ユニット２０のユニットケース２２内において、基板として、大きな面積の１枚の基板２４のみが設けられている。そして、この基板２４が、駆動ユニット２０をクランク軸７ａに沿って側面視した場合（クランク軸７ａの軸心方向に沿って側面視した場合）に、図３に示すように、モータ２１のステータ（より詳しくは、モータ２１のステータにおけるステータコアが設けられている領域）２１ｃに重なる部分を有するように配置されている。また、この実施の形態では、この基板２４が、モータ２１のステータ２１ｃの半分以上の面積で重なるように配置されている。さらに、この実施の形態では、この基板２４が、モータ２１のステータ２１ｃが配置されている領域からクランク軸７ａ周りの領域まで重なるように配置されている。
【００４１】
また、この実施の形態では、基板２４は、側面視した場合に、図３に示すように、モータ２１のロータ２１ｂと重なる領域にも設けられている。そして、この基板２４が、モータ２１のロータ２１ｂの半分以上の面積で重なるように配置されている。すなわち、この実施の形態では、基板２４は、側面視した場合に、図３に示すように、モータ２１（モータ全体）と重なる領域にも設けられており、この基板２４が、モータ２１の半分以上の面積で重なるように配置されている。
【００４２】
また、この実施の形態では、基板２４は、側面視した場合に、図３に示すように、第１の減速歯車３６と、モータ２１のステータ２１ｃとが重なっていない領域にも設けられている。また、基板２４は、図２に示すように、平面視（あるいは正面視）して、モータ２１と、第１の減速歯車３６や合力伝達体２９、連動筒体２３との間に設けられている。また、基板２４は、正面視した場合（前後方向に沿って見た場合）には、図２に概略的に示すように、人力伝達体２８と重なる領域に設けられている。なお、この実施の形態では、基板２４は、側面視した場合に、図３に示すように、第２の減速歯車３７とは重ならない領域に設けられている。また、基板２４は、正面視した場合（前後方向に沿って見た場合）には、図２に概略的に示すように、第２の減速歯車３７と重ならない領域に設けられている。しかし、これに限るものではなく、基板２４を側面視した場合に、第２の減速歯車３７と一部が重なるように設けてもよい。
【００４３】
また、この実施の形態では、この基板２４に、クランク軸の回転を読み取るクランク軸回転センサとしての回転検出器（回転センサ）１０（より詳しくは、回転検出器（回転センサ）１０の接続用脚部）が取り付けられている。なお、この実施の形態では、図２に示すように、平面視して、基板２４が、回転検出体１１や回転検出器（回転センサ）１０と、クランク軸７ａなどを支持する軸受２６（クランク軸７ａにおける駆動スプロケット１３が設けられている側とは反対側から支持する軸受２６）やトルクセンサ３１との間に設けられている。
【００４４】
また、この実施の形態では、モータ２１のロータ２１ｂには、複数の磁石が、隣り合う磁石の磁極が異なるように周方向に並べられて配設されているが、この磁極と同様な磁極を有する略円筒形状の磁性付与部材２１ｄが配設されている。この磁性付与部材２１ｄの外周部は右側に突出される形状とされ、この突出されている磁性付与部材２１ｄの端部２１ｄａに臨むように、モータ２１の回転を読み取るモータ回転センサ４３が配設されている。そして、このモータ回転センサ４３が基板２４に取り付けられている。
【００４５】
なお、磁性付与部材２１ｄは、その端部２１ｄａだけが、モータ２１のロータ２１ｂの配置と同様に磁性が付与されていてもよい。また、この実施の形態では、磁性付与部材２１ｄが、複数の減速歯車３６〜３９などを有する減速機構２５が配設されている領域（減速機構配設領域）と、モータ２１が配設されている領域（モータ配設領域）とを仕切る仕切部材としても兼用されている。そして、減速歯車３６〜３９同士の摩擦を低減させるグリスなどが、モータ２１側に侵入しないよう図られているが、これに限るものではない。また、図２における２１ｃａは、ステータ２１ｃのコイルに通電するための接続線である。
【００４６】
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および連動筒体２３、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、合力伝達体２９に伝達され、合力伝達体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。
【００４７】
また、上記構成によれば、基板２４が、側面視した場合に、モータ２１のステータ２１ｃに重なる部分を有するように配置されているので、基板２４として十分に広い面積のものを採用することができる。また、この実施の形態のように、クランク軸７ａ周りにもこの基板２４を配置する場合でも、この基板２４におけるクランク軸７ａ周りの領域の面積を少なめに抑えることができるため、駆動ユニット２１の配置を工夫する（例えば、モータ２１をクランク軸７ａよりも前側に配置する）ことなどにより、クランク軸７ａから後輪４の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることができる。
【００４８】
また、上記のように、側面視して、基板２４が、モータ２１のステータ２１ｃの半分以上の面積で重なるように配置することで、基板２４におけるクランク軸７ａ周りの領域の面積を最小限に抑えることができる。したがって、当該電動アシスト自転車１を、クランク軸７ａから後輪４の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）の機能に、より近づけることができる。また、基板２４を、側面視してモータ２１のステータ２１ｃに重なる部分を有するように配置することにより、モータ２１で発生する音を基板２４で遮ることができる。すなわち、上記のように基板２４が、モータ２１のステータ２１ｃの半分以上の面積で重なるように配置することで、遮音効果をより高めることができる。
【００４９】
また、上記実施の形態では、基板２４に、モータ２１の回転を読み取るモータ回転センサ４３や、クランク軸７ａの回転を読み取るクランク軸回転センサとしての回転検出器１０を取り付けている。この構成により、駆動ユニット２０内の基板２４自体の部品点数を１つだけで済ますことができて、部品点数や基板の取付の手間を減らすことが可能となる。そして、本発明では、図２に概略的に示すように、基板２４を、平面視（あるいは正面視）して、モータ２１と、第１の減速歯車３６や合力伝達体２９、連動筒体２３との間に設けられているので、基板２４にモータ回転センサ４３やクランク軸回転センサとしての回転検出器１０を取り付け易い利点がある。また、図２に示すように、側面視して、基板２４が、モータ２１のロータ２１ｂや磁性付与部材２１ｄと重なるように設けられているため、基板２４にモータ回転センサ４３を取り付け易い利点もある。
【００５０】
しかし、これに限るものではなく、図４に示すように、クランク軸回転センサとしての回転検出器１０を取り付けるクランク軸回転センサ用補助基板２４Ａを基板（主基板）２４とは別途に設けて、このクランク軸回転センサ用補助基板２４Ａを基板（主基板）２４に接続するように構成してもよい（第１の実施の形態の第１の変形例）。また、図５に示すように、モータ回転センサ４３を取り付けるモータ回転検出用補助基板２４Ｂを基板（主基板）２４とは別途に設けて、モータ回転検出用補助基板２４Ｂを基板（主基板）２４に接続するように構成してもよい（第１の実施の形態の第２の変形例）。なお、この実施の形態では、図４、図５に示すように、平面視して、基板（主基板）２４が、回転検出体１１や回転検出器（回転センサ）１０と、クランク軸７ａなどを支持する軸受２６（クランク軸７ａにおける駆動スプロケット１３が設けられている側とは反対側の軸受２６）やトルクセンサ３１との間に設けられている。なお、これらの場合でもクランク軸回転センサ用補助２４Ａやモータ回転検出用補助基板２４Ｂよりも基板（主基板）２４が大きい（大きい面積である）ことが好ましい。
【００５１】
また、モータ２１の回転が、２段の減速機構２５を介して、駆動力出力輪体としての駆動スプロケット１３に伝達されるように構成し、駆動スプロケット１３の回転数に対するモータ２１の回転数の比である減速比が３０〜３７となるように構成している。これにより、クランク軸７ａと同軸心である第１の減速歯車３６として比較的径の小さいものを用いることができる。この結果、駆動ユニット２０におけるクランク軸７ａ周りの径（半径および直径）を小さくすることが可能となり、ひいては、駆動ユニット２１の配置を工夫する（例えば、モータ２１をクランク軸７ａよりも前側に配置する）ことなどにより、クランク軸７ａから後輪４の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることができる。
【００５２】
また、駆動ユニット２０の、クランク軸７ａ周り（クランク軸回り）の最小半径が５０ｍｍ以下とすることで、さらに、クランク軸７ａから後輪４の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることが可能となる。そして、駆動ユニット２０の、クランク軸７ａ周り（クランク軸回り）の最小半径を４５ｍｍ以下とすることで、一層、クランク軸７ａから後輪４の車軸までの距離を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）に近づけることが可能となる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
上記実施の形態では、減速機構２５の減速比が一定である場合を述べたが、これに限るものではなく、複数の減速比（この実施の形態では２段の変速段）を選択して切替可能な変速機能を有する減速機構２５Ａを駆動ユニット２０内に設けてもよい。
【００５４】
この実施の形態に係る駆動ユニット２０に設けられた減速機構２５Ａは、図６〜図１０に示すように、連動筒体２３の外周側および右側方に、一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０を介して、ギヤ比の異なる複数の選択可能な変速段（この実施の形態では低速段と高速段との２段の変速段）を有して駆動力を合力伝達体２９に伝達する。
【００５５】
減速機構２５Ａは、クランク軸７ａの外周に回転自在に配置されて、連動筒体２３の回転が一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０を介して伝達される回転伝達筒４９と、この回転伝達筒４９の右側筒状部分から径方向外側に延びて一体形成されている低速段変速歯車（クランク軸側低速段変速歯車とも称す）３６Ａと、回転伝達筒４９と合力伝達体２９との間に配置されて、クランク軸側低速段変速歯車３６Ａの駆動力を合力伝達体２９に伝達可能な低速段クラッチ５１と、合力伝達体２９の外周に回転自在に配置された高速段変速歯車（クランク軸側高速段変速歯車とも称す）３６Ｂと、中間軸４０に一体形成されて、クランク軸側低速段変速歯車３６Ａに噛み合う低速段変速歯車（中間軸側低速段変速歯車とも称す）３８Ａと、中間軸４０に一体形成されて、後述する高速段クラッチ５５の内周側に形成された歯部（またはセレーション部あるいはスプライン部）５５ｂに噛み合う中間軸歯部４０ａと、中間軸４０の中間軸歯部４０ａの外周とその右側領域とに設けられて、中間軸４０からの合力をクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂおよび合力伝達体２９に伝達可能な高速段クラッチ５５と、この高速段クラッチ５５（詳しくは高速段クラッチ５５の本体部５５ａ）から外周側に出退自在の係合爪で構成されてクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂに係脱自在の高速段変速歯部（中間軸側高速段変速歯部であり、いわゆる高速段クラッチ５５の係合用爪部）３８Ｂ（図９、図１０参照）と、この中間軸側高速段変速歯部３８Ｂの右側部分に外周側から係脱自在とされ、選択された変速段に応じて移動される変速段切換体６１と、変速段切換体６１に係合して変速段切換体６１をクランク軸方向に移動させる変速移動用アーム６２などを備えている。
【００５６】
そして、ペダル８を漕いで前進している場合には、連動筒体２３に伝達された人力駆動力が回転伝達筒４９に伝達される。なお、この実施の形態では、高速段クラッチ５５は中間軸４０の外周側において、中間軸４０の軸心と同じ軸心方向に移動自在に配設されている。
【００５７】
ここで、クランク軸側低速段変速歯車３６Ａはクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂよりも大径とされているとともに、中間軸側低速段変速歯車３８Ａは中間軸側高速段変速歯部３８Ｂよりも小径とされている。これにより、中間軸４０の回転力は、クランク軸側低速段変速歯車３６Ｂや回転伝達筒４９に低速回転で伝達されるとともに、クランク軸側高速段変速歯車３６Ｂに高速回転で伝達される。
【００５８】
なお、変速移動用アーム６２は、駆動ユニット２０の内部（あるいは駆動ユニットの外部）に設けられた電動変速装置５１（図７において簡略的に示す）により駆動されることが好適であり、例えば、手元操作部１８に変速段切替用のスイッチを設けて、変速段を切替可能に構成すると好適である。しかし、これに限るものではなく、変速移動用アーム（ワイヤなどを介して移動させる変速部）６２をハンドル近傍に設けてもよい。
【００５９】
低速段が選択された場合には、図６、図８に示すように、変速移動用アーム６２によって変速段切換体６１が左側寄り位置に移動されて、高速段クラッチ５５の出退自在の係合爪からなる中間軸側高速段変速歯部３８Ｂが倒されて、クランク軸側高速段変速歯車３６Ｂと分離される。したがって、連動筒体２３側より一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０を介して伝達された人力駆動力と、モータ側から中間軸４０や中間軸側低速段変速歯車３８Ａを介して伝達された補助駆動力が、比較的低回転の状態で、回転伝達筒４９に伝達されて合わされ、この回転駆動力（合力）が低速段クラッチ５１および合力伝達体２９を介して駆動スプロケット１３から出力される。
【００６０】
高速段が選択された場合には、図９、図１０などに示すように、変速移動用アーム６２によって変速段切換体６１が右側寄り位置に移動されて、高速段クラッチ５５のクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂ（詳しくはクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂの歯部）に係合可能な爪部が起立可能とされ、クランク軸側高速段変速歯車３６Ｂの回転が合力伝達体２９に伝達可能な状態となる。したがって、連動筒体２３側より一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０を介して伝達された人力駆動力が、クランク軸側低速段変速歯車３６Ａおよび中間軸側低速段変速歯車３８Ａを介して、中間軸４０に伝達されるとともに、補助駆動力が合わされて合力となる。そして、この合力が中間軸側高速段変速歯車３８Ｂおよびクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂを介して、比較的高速回転の状態で高速段クラッチ５５を介して合力伝達体２９に伝達されて駆動スプロケット１３から出力される。なお、この際、合力伝達体２９は回転伝達筒４９よりも高速で回転するため、低速段クラッチ５１はから回りしている。
【００６１】
このように、この駆動ユニット２０を用いることで、駆動ユニット２０内で変速段を切り替えることも可能である。また、この実施の形態でも、上記実施の形態と同様な配置で基板２４などを設けることで、同様な作用効果を得ることができる。また、低速段での駆動スプロケット１３の回転数に対するモータ２１の回転数の比である減速比が３０〜３７となり、高速段での減速比がこれ以下となるように構成することにより、クランク軸７ａと同軸心であるクランク軸側低速段変速歯車３６Ａ（およびクランク軸側高速段変速歯車３６Ｂ）として比較的径の小さいものを用いることができ、同様の作用効果を得ることができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態では、高速段クラッチ５５を中間軸４０の外周に設けた場合を述べたが、これに限るものではなく、クランク軸７ａの外周領域に設けてもよい。また、上記実施の形態と同様に、クランク軸回転センサとしての回転検出器１０を取り付けるクランク軸回転センサ用補助基板２４Ａを基板（主基板）２４とは別途に設けて、このクランク軸回転センサ用補助２４Ａを基板（主基板）２４に接続するように構成してもよい。また、モータ回転センサ４３を取り付けるモータ回転検出用補助基板２４Ｂを基板（主基板）２４とは別途に設けて、モータ回転検出用補助基板２４Ｂを基板（主基板）２４に接続するように構成してもよい。
【００６３】
上記実施の形態（第１および第２の実施の形態）では、クランク軸７ａよりもモータ軸（モータ２１の回転軸２１ａ）が前方に配置され、クランク軸７ａとモータ軸２１ａとを結ぶ直線よりも中間軸４０が下方に配置されている。なお、中間軸４０に取り付けられている第２、第３の中間軸減速歯車３７、３８と、モータ軸２１ａに取り付けられているモータ軸減速歯車３９と、クランク軸７ａの外周に配置されている第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６とは、図１１に示すように、何れもはすば（斜歯）歯車とされて静音化が図られている。なお、図１１は第１の実施の形態に対応する。また、モータ２１が駆動されて補助駆動力が出力される際に、モータ軸２１ａおよびモータ軸減速歯車３９は、右側面視した状態で時計回り（右回り）に回転され、モータ軸減速歯車３９に噛み合う第２の中間軸減速歯車３７と、中間軸４０および第３の中間軸減速歯車３８は、右側面視した状態で反時計回り（左回り）に回転され、第３の中間軸減速歯車３８に噛み合う第１のクランク軸側減速歯車３６は、右側面視した状態で時計回り（右回り）に回転される。
【００６４】
このような構成において、図１２に示すように、減速機構２５の減速歯車３６〜３９同士が噛み合う際には力ベクトル（反力）Ｖ１〜Ｐ６が発生し、図１３に示すように中間軸４０に作用する。なお、図１２は歯車の接触部に作用する力ベクトル（反力）（最終的に中間軸４０に関係する力ベクトル（反力））を示し、図１３は中間軸４０に力ベクトル（反力）が作用している状態（中間軸４０の軸心に力ベクトルを集めた状態）を示している。
【００６５】
図１２、図１３において、Ｖ１はモータ軸減速歯車３９と第２の中間軸減速歯車３７との噛み合いによる中間軸軸受３５への接線力ベクトル、Ｖ２はモータ軸減速歯車３９と第２の中間軸減速歯車３７との噛み合いによる中間軸軸受３５への分離力ベクトル、Ｖ３はモータ軸減速歯車３９と第２の中間軸減速歯車３７との噛み合いによる中間軸軸受３５へのスラスト力による荷重ベクトルである。また、Ｖ４は第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６と第３の中間軸減速歯車３８との噛み合いによる中間軸軸受３５への接線力ベクトル、Ｖ５は第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６と第３の中間軸減速歯車３８との噛み合いによる中間軸軸受３５への分離力ベクトル、Ｖ６は第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６と第３の中間軸減速歯車３８との噛み合いによる中間軸軸受３５へのスラスト力による荷重ベクトル、Ｖ７は中間軸４０に作用する（合わされた）反力（合力）ベクトルである。
【００６６】
前記配置構成によれば、減速歯車３６〜３９同士が噛み合う際に発生する中間軸４０への力ベクトルＶ１〜Ｐ６は、互いに打ち消し合うことが少ないため、これらの力ベクトルＶ１〜Ｐ６が合わさった状態で中間軸４０には比較的大きな力ベクトルＶ７が作用する。したがって、中間軸４０を回転自在に支持する中間軸軸受３４、３５、特に、合力を伝達する第１のクランク軸側減速歯車３６に噛み合う第３の中間軸減速歯車３８に近い右側の中間軸軸受３５は、大きい反力を受けるため、大きな力を支持できる大型のものを用いることとなり、その結果、駆動ユニット２０が大型化してしまう（特に本実施の形態では、駆動ユニット２０の中間軸４０が配設されている箇所の幅方向寸法が大きくなってしまう）。
【００６７】
このように、駆動ユニット２０が大型化して、駆動ユニット２０の幅方向寸法が大きくなると、左右のクランクアーム７ｂ間の距離Ｌ１（図２参照）が一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）よりも大幅に増加するため、一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）としての機能に近づけ難くなってしまう難点がある。
【００６８】
このような難点に対処するため、図１４〜図１６に示す本発明の第３の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニット２０では、前方から順にモータ２１の回転軸２１ａ、中間軸４０、クランク軸７ａが配置されている（この配置は上記実施の形態と同じである）が、上記実施の形態と異なり、中間軸４０がクランク軸７ａとモータ軸２１ａとを結ぶ直線よりも上方に配置されている。また、この場合に、進行方向に向いて駆動ユニット２０を右側から側面視した状態で、図１５に示すように、クランク軸７ａの軸心とモータ軸２１ａの軸心とを結ぶ線Ａに対して、クランク軸７ａの軸心と中間軸４０の軸心とを結ぶ線の交差する角度αが、時計回り方向に３０度から７０度以内であるように、クランク軸７ａとモータ軸２１ａと中間軸４０とを配置している。
【００６９】
なお、この第３の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニット２０は、上記第１の実施の形態に係る駆動ユニット２０と比較して、主に、中間軸４０とクランク軸７ａとモータ軸２１ａとの配置と、この配置に伴う軸受の構造（大きさなど）が異なり、他の構成は上記第１の実施の形態に係る駆動ユニット２０と同様である。すなわち、中間軸４０に取り付けられている第２、第３の中間軸減速歯車３７、３８と、モータ軸２１ａに取り付けられているモータ軸減速歯車３９と、クランク軸７ａの外周に配置されている第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６は、図１１に示すように、何れもはすば（斜歯）歯車とされて静音化が図られている。また、モータ２１が駆動されて補助駆動力が出力される際に、モータ軸２１ａおよびモータ軸減速歯車３９は、右側面視した状態で時計回り（右回り）に回転され、モータ軸減速歯車３９に噛み合う第２の中間軸減速歯車３７と、中間軸４０および第３の中間軸減速歯車３８は、右側面視した状態で反時計回り（左回り）に回転され、第３の中間軸減速歯車３８に噛み合う第１のクランク軸側減速歯車３６は、右側面視した状態で時計回り（右回り）に回転される。
【００７０】
このような構成において、図１５に示すように、減速機構２５の減速歯車３６〜３９同士が噛み合う際には力ベクトル（反力）Ｖ１１〜Ｐ１６が発生し、図１６に示すように中間軸４０に作用する。なお、図１５は歯車の接触部に作用する力ベクトル（反力）（最終的に中間軸４０に関係する力ベクトル（反力））を示し、図１６は中間軸４０に力ベクトル（反力）が作用している状態（中間軸４０の軸心に力ベクトルを集めた状態）を示している。
【００７１】
図１５、図１６において、Ｖ１１はモータ軸減速歯車３９と第２の中間軸減速歯車３７との噛み合いによる中間軸軸受３５への接線力ベクトル、Ｖ１２はモータ軸減速歯車３９と第２の中間軸減速歯車３７との噛み合いによる中間軸軸受３５への分離力ベクトル、Ｖ１３はモータ軸減速歯車３９と第２の中間軸減速歯車３７との噛み合いによる中間軸軸受３５へのスラスト力による荷重ベクトルである。また、Ｖ１４は第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６と第３の中間軸減速歯車３８との噛み合いによる中間軸軸受３５への接線力ベクトル、Ｖ１５は第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６と第３の中間軸減速歯車３８との噛み合いによる中間軸軸受３５への分離力ベクトル、Ｖ１６は第１の減速歯車（クランク軸側減速歯車）３６と第３の中間軸減速歯車３８との噛み合いによる中間軸軸受３５へのスラスト力による荷重ベクトル、Ｐ１７は中間軸４０に作用する（合わされた）反力（合力）ベクトルである。
【００７２】
前記配置構成によれば、減速歯車３６〜３９同士が噛み合う際に発生する中間軸４０へのＶ１１〜Ｐ１６は、互いに打ち消し合って、最終的に、中間軸に作用する反力（合力）Ｐ１７が小さくなるため、中間軸軸受３５として、比較的小さな荷重を支持できる小型のもの（幅方向や半径方向に小型化したもの）を採用することができて、ひいては駆動ユニット２０を小型化する（例えば、駆動ユニット２０を幅方向などに小型化する）ことができる。この結果、クランクアーム間の距離Ｌ２を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）のクランクアーム間距離に近づけることができる。
【００７３】
また、この実施の形態では、駆動スプロケット１３として、中央側が右側に膨らむ形状のものが用いられているが、中間軸軸受３５として小型のものを用いることで、駆動スプロケット１３の膨らみ部分に、中間軸軸受３５や第１のケース２２ａにおける中間軸軸受３５を保持する箇所を入り込ませるように配置することができ、駆動ユニット２０をより小型化する（例えば、駆動ユニット２０を幅方向などに小型化する）ことができる。この結果、クランクアーム間の距離Ｌ２を一般的な自転車（例えば、いわゆるスポーツ型の自転車）により近づけることが可能となる。
【００７４】
なお、第３の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニット２０では、クランク軸７ａよりもモータ軸（モータ２１の回転軸）２１ａが前方に配置されている場合に、中間軸４０が、クランク軸７ａとモータ軸２１ａとを結ぶ直線よりも下方に配置さ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、図１７に示すように、クランク軸７ａよりもモータ軸２１ａが後方に配置されている場合には、中間軸４０がクランク軸７ａとモータ軸２１ａとを結ぶ直線よりも上方に配置するよう構成すればよい。
【００７５】
また、中間軸４０が、クランク軸７ａとモータ軸２１ａとを結ぶ直線よりも右側や左側に配置されている場合など、何れの場合でも、進行方向に向いて駆動ユニット２０を右側から側面視した状態で、クランク軸７ａの軸心とモータ軸２１ａの軸心とを結ぶ線に対して、クランク軸７ａの軸心と中間軸４０の軸心とを結ぶ線の交差角度が、時計回り方向に３０度から７０度以内であるように、クランク軸７ａとモータ軸２１ａと中間軸４０とを配置すると好適である。
【００７６】
また、第２の実施の形態に係る電動アシスト自転車の駆動ユニット２０のように、変速機構を内蔵する駆動ユニット２０でも、同様の配置構成を適用することで、同様の作用効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
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用の駆動ユニットおよびこのような電動アシスト自転車に適用可能である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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