(57)【要約】【課題】既存の多種多様な自転車を簡単に電動アシスト自転車に変更できるようにすること。【解決手段】自転車１０のフレーム１８に支持されるべく構成されたハウジング５２と、前記ハウジング５２に設けられた電動モータ５４と、フレーム１８に取り付けられるべく構成され、電動モータ５４の電源をなすバッテリ１０２と、自転車１０のペダル用のクランク軸２４及びクランクアーム２６の回転中心軸線をなすクランク軸線Ｂ周りに配置されるべくハウジング５２に回転可能に設けられ、電動モータ５４によって回転駆動される円環形状の回転出力部材８１と、回転出力部材８１をクランク軸２４又はクランクアーム２６にトルク伝達関係で連結する連結部材９０と有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のフレームに支持されるべく構成されたハウジングと、
前記ハウジングに設けられた電動モータと、
前記フレームに取り付けられるべく構成され、前記電動モータの電源をなすバッテリと、
前記自転車のペダル用のクランク軸及びクランクアームの回転中心軸線をなすクランク軸線周りに配置されるべく前記ハウジングに回転可能に設けられ、前記電動モータによって回転駆動される円環形状の回転出力部材と、
前記回転出力部材を前記クランク軸又は前記クランクアームにトルク伝達関係で連結する連結部材と有する自転車用電動アシスト装置。
【請求項２】
前記ハウジングは前記回転出力部材を同心的に支持する円環部を含み、
前記回転出力部材及び前記円環部が前記フレームと前記クランクアームとの間に配置される請求項１に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項３】
前記円環部は前記クランク軸が遊嵌合状態で貫通する中心開口を画定する円筒部を含み、
前記回転出力部材は前記円筒部の外周に同軸的に回転可能に取り付けられている請求項２に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項４】
前記ハウジングに内蔵され、前記電動モータの回転を前記回転出力部材に伝達する変速歯車列を有し、
前記電動モータは、当該電動モータと前記回転出力部材との間に配置された前記変速歯車列により、前記回転出力部材に対して径方向外方に離間した位置にある請求項１から３の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項５】
前記回転出力部材は前記変速歯車列の出力歯車及び前記出力歯車の側部に取り付けられた回転出力板を含み、前記回転出力板は前記出力歯車の外径より大きい外径を有する請求項４に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項６】
前記電動モータは、前記回転出力部材に対して軸線方向の一方の側に偏倚し、前記フレームに当接すべく構成され、前記フレームとの当接により前記フレームに対して回り止めされる請求項１から５の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項７】
前記連結部材は前記回転出力部材を前記クランク軸の軸端に同軸的に連結すべく構成されている請求項１から６の何れか一項に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項８】
前記連結部材は前記クランク軸の軸端の中心に形成されているクランク抜きのためのねじ孔にねじ係合するねじによって固定される中央部及び前記中央部から径方向外方に延出して遊端をねじによって前記回転出力部材に固定される少なくとも一つの脚部を含む請求項７に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項９】
前記連結部材は前記クランクアームの基端の外面に対向する中央部と及び前記中央部から径方向外方に延出して遊端をねじによって前記回転出力部材に固定される少なくとも一つの脚部を含み、
更に、前記脚部と前記クランクアームの基端との間に位置する部分を含んで前記クランクアームの基端の外周を取り囲むＵ字形をなし、前記連結部材と前記クランクアームとをトルク伝達関係に接続するスペーサ部材を有する請求項７に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項１０】
前記連結部材は前記回転出力部材から突出して前記クランクアームを回転方向について両側から前記クランクアームの長手方向には摺動可能に把持すべく構成されている請求項７に記載の自転車用電動アシスト装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか一項に記載された自転車用電動アシスト装置を取り付けられた自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用電動アシスト装置及び自転車に関し、更に詳細には、後付け可能な自転車用電動アシスト装置及びその電動アシスト装置を取り付けられた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の自転車に後付け可能な自転車用電動アシスト装置として、アシスト力を発生する電動モータによって回転駆動されるアシストギアがペダル用のクランクアームの中心軸に取り付けられているスプロケットの側部に同軸的に取り付けられ、アシストギアとスプロケットとがピンによって連結されていることにより、スプロケットにアシスト力を与えるように構成されたものや（例えば、特許文献１）、アシスト力を発生する電動モータによって回転駆動されるメインギアがペダル用のクランクアームの中心軸に同軸的に配置され、メインギアとクランクアームとがピンによって連結されていることにより、クランクアームにアシスト力を与えるように構成されたものや（例えば、特許文献２）、アシスト力を発生する電動モータによって回転駆動されるスプロケットがペダル用のクランクアームに同軸的に取り付けられたものが知られている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９１１５９号公報
【特許文献２】特開２００９−２４８６６８号公報
【特許文献３】特開２００２−２６４８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来の後付け可能な自転車用電動アシスト装置は、自転車に対する取付時にクランクアームやスプロケット等を取り外す比較的大掛かりな分解作業及び取り外したクランクアーム等の部品を元の取付状態に戻す組立作業や、自転車に対する取付時に電動アシスト装置自体を分解及び組み立てる作業が必要である。また、その分解作業及び組立作業に、レンチやスパナ等の一般的な工具以外に、専用工具が必要になることがある。このため、一般ユーザ、特に機械に詳しくない一般ユーザは、後付け可能な電動アシスト装置の取り付けによって既存の自転車を電動アシスト自転車に変更することが難しい。【０００５】
また、従来の自転車用電動アシスト装置は、車種によって後付けできないことがあり、汎用性に乏しい。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、一般ユーザが既存の多種多様な自転車を簡単に電動アシスト自転車に変更できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの実施形態による自転車用電動アシスト装置は、自転車（１０）のフレーム（１８）に取り付けられるべく構成されたハウジング（５２）と、前記ハウジング（５２）に設けられた電動モータ（５４）と、前記フレーム（１８）に取り付けられるべく構成され、前記電動モータ（５４）の電源をなすバッテリ（１０２）と、前記自転車（１０）のペダル用のクランク軸（２４）及びクランクアーム（２６）の回転中心をなすクランク軸線（Ａ）周りに配置されるべく前記ハウジング（５２）に回転可能に設けられ、前記電動モータ（５４）によって回転駆動される円環形状の回転出力部材（８１）と、前記回転出力部材（８１）を前記クランク軸（２４）又は前記クランクアーム（２６）にトルク伝達関係で連結する連結部材（９０、１３０）と有する。【０００８】
この構成によれば、自転車（１０）を改造することなく、自転車用電動アシスト装置（５０）を既存の自転車（１０）に簡単に後付けることができる。【０００９】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記ハウジング（５２）は前記回転出力部材（８１）を同心的に支持する円環部（５２Ｃ）を含み、前記回転出力部材（８１）及び前記円環部（５２Ｃ）が前記フレーム（１８）と前記クランクアーム（２６）との間に配置される。【００１０】
この構成によれば、回転出力部材（８１）及び円環部（５２Ｃ）がクランクアーム（２６）をくぐらせるようにして、クランクアーム（２６）を取り外すことなく、フレーム（１８）とクランクアーム（２６）との間に配置され、自転車用電動アシスト装置（５０）の自転車（１０）に対する後付けが簡単に行われるようになる。【００１１】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記円環部（５２Ｃ）は前記クランク軸（２４）が遊嵌合状態で貫通する中心開口（７０）を画定する円筒部（７２）を含み、前記回転出力部材（８１）は前記円筒部（７２）の外周に同軸的に回転可能に取り付けられている。【００１２】
この構成によれば、回転出力部材（８１）の支持が中心開口（７０）を画定する円筒部（７２）を利用して簡潔な構造をもって行われる。【００１３】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、更に、前記ハウジング（５２）に内蔵され、前記電動モータ（５４）の回転を前記回転出力部材（８４）に伝達する変速歯車列（５９）を有し、前記電動モータ（５４）は、当該電動モータ（５４）と前記回転出力部材（８１）との間に配置された前記変速歯車列（５９）により、前記回転出力部材（８１）に対して径方向外方に離間した位置にある。【００１４】
この構成によれば、電動モータ（５４）がクランク軸（２４）と干渉することがなく、電動モータ（５４）がクランク軸（２４）に対する回転出力部材（８１）の設置を阻害することがない。【００１５】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記回転出力部材（８１）は前記変速歯車列（５９）の出力歯車（８０）及び前記出力歯車（８０）の側部に取り付けられた回転出力板（８４）を含み、前記回転出力板（８４）は前記出力歯車（８０）の外径より大きい外径を有する。【００１６】
この構成によれば、回転出力板（８４）が出力歯車（８０）のカバー部材となり、出力歯車（８０）の歯部が保護される。【００１７】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記電動モータ（５４）は、前記回転出力部材（８１）に対して軸線方向に偏倚し、前記フレーム（１８）に当接すべくむ構成され、前記フレーム（１８）との当接により前記フレーム（１８）に対して回り止めされる。【００１８】
この構成によれば、フレーム（１８）に対する電動モータ（５４）の回り止めが簡単且つ確実に行われる。【００１９】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記連結部材（９０）は前記回転出力部材（８１）を前記クランク軸（２４）の軸端に同軸的に連結すべく構成されている。【００２０】
この構成によれば、回転出力部材（８１）がクランク軸（２４）に心振れを生じることなく連結され、回転出力部材（８１）からクランク軸（２４）或いはクランクアーム（２６）へのアシスト力の伝達が良好に行われる。【００２１】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記連結部材（９０）は前記クランク軸（２４）の軸端の中心に形成されているクランク抜きのためのねじ孔（３６）にねじ係合するねじ（４０）によって固定される中央部（９１）と及び前記中央部（９１）から径方向外方に延出して遊端をねじ（９４）によって前記回転出力部材（８１）に固定される少なくとも一つの脚部（９２）を含む。【００２２】
この構成によれば、クランク軸（２４）の軸端にクランク抜きのためのねじ孔（３６）を有する型式の自転車に適用されて回転出力部材（８１）からクランク軸（２４）へのアシスト力の伝達が良好に行われる。【００２３】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記連結部材（９０）は前記クランクアーム（２６）の基端の外面に対向する中央部（９１）と及び前記中央部（９１）から径方向外方に延出して遊端をねじ（９４）によって前記回転出力部材（８１）に固定される少なくとも一つの脚部（９２）を含み、更に、前記脚部（９２）と前記クランクアーム（２６）の基端との間に位置する部分を含んで前記クランクアーム（２６）の基端の外周を取り囲むＵ字形をなし、前記連結部材（９０）と前記クランクアーム（２６）とをトルク伝達関係に接続するスペーサ部材（１２０）を有する。【００２４】
この構成によれば、クランク軸（２４）の軸端にクランク抜きのためのねじ孔（３６）を有していない型式の自転車に適用されて回転出力部材（８１）からクランク軸（２４）へのアシスト力の伝達が良好に行われる。【００２５】
上記自転車用電動アシスト装置において、好ましくは、前記連結部材（１３０）は前記回転出力部材（８１）から突出して前記クランクアーム（２６）の長手方向には摺動可能に前記クランクアーム（２６）を回転方向について両側から把持すべく構成されている。【００２６】
この構成によれば、構造が簡単で、回転出力部材（８１）からクランクアーム（２６）へのアシスト力の伝達が良好に行われる。【００２７】
本発明の一つの実施形態による自転車は、上記自転車用電動アシスト装置（５０）を取り付けられている。【００２８】
この構成によれば、自転車（１０）を改造することなく、既存の自転車が電動アシスト自転車になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明による自転車用電動アシスト装置によれば、既存の多種多様な自転車を簡単に電動アシスト自転車に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一つの実施形態による自転車用電動アシスト装置を取り付けられた自転車の要部の斜視図
【図２】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の斜視図
【図３】同実施形態による自転車用電動アシスト装置及び当該電動アシスト装置の自転車に対する取付構造を示す分解斜視図
【図４】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の縦断面図
【図５】同実施形態による自転車用電動アシスト装置の電気系統のブロック線図
【図６】同実施形態による自転車用電動アシスト装置及び当該電動アシスト装置の他の型式の自転車に対する取付構造を示す分解斜視図
【図７】他の実施形態による自転車用電動アシスト装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、本発明による自転車用電動アシスト装置の一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００３２】
図１に示されているように、自転車１０は、略上下方向に延在して上端にサドル（不図示）を取り付けられるシートチューブ１２と、略前後方向に延在するダウンチューブ１４及びサブチューブ１５と、左右のチェーンステー１６を含むフレーム１８を有する。シートチューブ１２の下端とダウンチューブ１４の後端及び各チェーンステー１６の前端とはパイプ継手を兼ねたクランク軸支持用の軸受筒体２０によって互いに結合されている。サブチューブ１５の後端はパイプ継手２２によってシートチューブ１２の下端近傍に結合されている。
【００３３】
軸受筒体２０は左右方向に略水平に延在するクランク軸（駆動軸）２４を回転自在に支持している。クランク軸２４の左右の軸端は各々軸受筒体２０から左右外方に突出しており、その各軸端に左右のクランクアーム２６、２８の基端が互いに１８０度の回転位相差をもって固定されている。クランク軸２４はクランクアーム２６、２８の回転中心をなし、クランク軸２４の回転中心軸線とクランクアーム２６、２８の回転中心軸線とは同一軸線上にあってクランク軸線Ａをなす。換言すると、クランク軸線Ａがクランク軸２４及びクランクアーム２６の回転中心軸線をなす。
【００３４】
クランクアーム２６、２８の遊端にはペダル３０が取り付けられている。右側のクランクアーム２８と軸受筒体２０との間にはドライブスプロケット３２が配置されている。ドライブスプロケット３２はクランク軸２４に同軸的に連結（固定）されている。
【００３５】
クランク軸２４は左右のクランクアーム２６、２８によって回転駆動される。クランク軸２４の回転は、ドライブスプロケット（チェーンホイール）３２に伝達され、ドライブスプロケット３２から不図示のチェーン式伝動機構によって後輪（不図示）に伝達される。これにより、自転車１０が前進走行する。
【００３６】
以上の構造は既存の一般的な自転車１０の構造である。
【００３７】
本実施形態の自転車用電動アシスト装置（以下、電動アシスト装置と略称する）５０は自転車１０に取り付けられる。尚、以下の説明における上下、前後、左右の各方向は、電動アシスト装置５０が、図１に示されているように、自転車１０のフレーム１８に取り付けられた状態での各方向である。
【００３８】
電動アシスト装置（電動アシストユニット）５０は、図１〜図４に示されているように、左側の第１半体５２Ａと右側の第２半体５２Ｂとカバー部材５２Ｄとの組立体による中空構造のハウジング５２を有する。第１半体５２Ａと第２半体５２Ｂとは複数のボルト５１によって互いに結合されている。カバー部材５２Ｄは複数のボルト５５によって第１半体５２Ａの左側に結合されている。
【００３９】
ハウジング５２には電動モータ５４が取り付けられている。電動モータ５４は、中心軸線Ｂが左右方向に延在すべく第２半体５２Ｂの外面に固定された基端を含む円筒状のアウタケーシング５６を有する。これにより、アウタケーシング５６は第２半体５２Ｂから右外方に突出し、後述の回転出力部材８１に対して軸線方向の一方の側（右側）に偏倚している。
【００４０】
電動モータ５４は、図４に示されているように、左右方向に延在にして第２半体５２Ｂから左方にハウジング５２の中空部に突出した出力軸５８を有する。出力軸５８には小径の駆動平歯車６０が固定されている。第１半体５２Ａ及び第２半体５２Ｂは内部にブッシュ６２等によって左右方向に延在する中間軸６４を回転可能に支持している。中間軸６４はブッシュ６２の右方に駆動平歯車６０と噛合する大径の中間平歯車６６を固定支持している。つまり、第１半体５２Ａ及び第２半体５２Ｂによって画定された密閉構造の第１歯車室５３内に駆動平歯車６０及び中間平歯車６６が収容されている。中間軸６４はブッシュ６２の左方に形成された小径の中間平歯車６８を一体に有する。
【００４１】
第１半体５２Ａは中間軸６４及び中間平歯車６８の配置部から下方に延出した円環部５２Ｃを一体に有する。円環部５２Ｃは、左右方向に開口した中心開口７０を画定する円筒部７２、円筒部７２の径方向外方に円筒部７２と同心的に形成された略円筒状の外周部７４及び円筒部７２と外周部との間に延在する円環板状の右側部７６を含み、左側方が開放された形状をしている。中心開口７０は、クランク軸２４の外径より十分大きい内径を有し、クランク軸２４が遊嵌合状態で左右方向に貫通する。
【００４２】
円筒部７２の外周にはボール軸受７８によって円環形状の大径の出力平歯車８０が左右方向に延在する中心軸線周りに回転可能に取り付けられている。これにより、出力平歯車８０の支持が中心開口７０を画定する円筒部７２を利用して簡潔な構造をもって簡便に行われる。
【００４３】
出力平歯車８０は上側において中間平歯車６８に噛合している。これにより、駆動平歯車６０と出力平歯車８０との間に中間平歯車６６及び中間平歯車６８を含む平行軸による変速歯車列５９が構成される。変速歯車列５９は電動モータ５４の回転を後述する回転出力部材８１の一部をなす出力平歯車８０に伝達する。平行軸による変速歯車列５９とは、各歯車６０、６６、６８、８０の中心軸線が全て互いに平行な歯車列による歯車機構である。
【００４４】
回転出力部材８１は、出力平歯車８０及び出力平歯車８０の左側面に複数のボルト８２によって出力平歯車８０と同心に固定された円環形状の回転出力板８４を含む。つまり、回転出力板８４は、出力平歯車８０及び回転出力板８４により構成され、変速歯車列５９を介して電動モータ５４によって回転駆動される。
【００４５】
回転出力板８４は、その左側面の全体が円環部５２Ｃの左方に向けて外部に露呈しており、中心開口７０の径方向外方において円筒部７２の左右方向に延在する中心軸線周りに出力平歯車８０と共に回転可能である。
【００４６】
回転出力板８４は、出力平歯車８０の外径より大きい外径を有し、出力平歯車８０の歯部及び中間平歯車６８と出力平歯車８０との噛合部を円環部５２Ｃの左側方（開放側）から遮蔽する。つまり、回転出力板８４は、出力平歯車８０のカバー部材となり、出力平歯車８０の歯部を保護する。
【００４７】
回転出力板８４は円環部５２Ｃ及びカバー部材５２Ｄと協働して密閉構造の第２歯車室５７を画定しており、第２歯車室５７に中間平歯車６８及び出力平歯車８０が収容されている。
【００４８】
出力平歯車８０及び回転出力板８４は共に中心開口７０と同心の円環形状であって円筒部７２の径方向外方にあるから、中心開口７０は、出力平歯車８０及び回転出力板８４に邪魔されることなく、左右方向に同一内径をもって延在して左右外方に向けて開口している。
【００４９】
自転車１０に対する電動アシスト装置５０の取り付けは、作業者によって次の手順によって行われる。
【００５０】
先ず、ドライブスプロケット３２が配置されていない左側のペダル３０をスパナ等の一般工具によって取り外す。次に電動アシスト装置５０を横に倒した状態（電動モータ５４が上向きになる姿勢）で、中心開口７０に左側のクランクアーム２６の遊端側を入れ、中心開口７０にクランクアーム２６が入った状態で、電動アシスト装置５０をクランクアーム２６の延在方向に沿ってその基端側（回転中心側）に移動させる。
【００５１】
これにより、電動アシスト装置５０は、回転出力部材８１及び円環部５２Ｃがクランクアーム２６をくぐらせるようにして、クランクアーム２６の基端近傍に到達する。換言すると、このくぐらせる作業が行われ得るように、クランクアーム２６の外形に対して中心開口７０の内径が設定されている。
【００５２】
尚、中心開口７０がクランクアーム２６に取り付けられているペダル３０をもくぐらせることができる内径を備えていれば、ペダル３０は取り外さなくてよい。
【００５３】
次に、電動モータ５４が横向きになる姿勢（図１に示されている姿勢）に、電動アシスト装置５０の姿勢を変更し、つまり、電動モータ５４の中心軸線Ｂがクランク軸線Ａと平行になるように、フレーム１８に対する電動アシスト装置５０の姿勢を変更し、中心開口７０にクランク軸２４を遊嵌合状態で軸線方向に通す。これにより、回転出力板８４及び円環部５２Ｃは、ペダル３０の取り外しだけで、或いはペダル３０の取り外す作業も必要とすることなく、中心開口７０にクランク軸２４が左右方向に遊嵌合状態で貫通した状態で、フレーム１８とクランクアーム２６との間に配置される。
【００５４】
この状態では、この状態では、電動モータ５４は、図１に示されているように、シートチューブ１２の下端近傍の前側で、上下のサブチューブ１５とダウンチューブ１４との間に配置される
【００５５】
電動モータ５４は、当該電動モータ５４と回転出力部材８１との間に配置された変速歯車列５９により、回転出力部材８１に対して径方向外方に離間した位置にあるから、電動モータ５４がクランク軸２４と干渉することがなく、電動モータ５４がクランク軸２４に対する回転出力部材８１の設置を阻害することがない。
【００５６】
電動モータ５４は、回転出力部材８１に対して軸線方向の一方の側に偏倚しているから、図１に示されているように、シートチューブ１２の下端近傍の前方で、上下のサブチューブ１５とダウンチューブ１４との間に配置され、平面視或いは正面視でフレーム１８と重なり合う部分を含む。電動モータ５４は、アウタケーシング５６がダウンチューブ１４或いはサブチューブ１５に当接することによりフレーム１８に対して回り止めされる。これにより、フレーム１８に対する電動モータ５４の回り止めが簡単且つ確実に行われる。
【００５７】
フレーム１８に対する電動アシスト装置５０の取り付けは、電動モータ５４のアウタケーシング５６が、ゴム製、樹脂製又は金属製等による締結バンド４９によってダウンチューブ１４に固定されることにより行われる。ここでは、電動アシスト装置５０のハウジング５２は電動モータ５４のアウタケーシング５６も含むものとする。締結バンド４９による電動アシスト装置５０のフレーム１８に対する取り付けは、走行時等に電動アシスト装置５０がフレーム１８に対してがた付かない程度のラフな固定でよく、この固定は必須でなく省略されてもよい。
【００５８】
この取付状態では、回転出力板８４は、軸受筒体２０とクランクアーム２６との間にあって左方に向けて露呈しており、この露呈面（左面）に取り付けられる連結部材９０によってクランクアーム２６の回転中心部、つまりクランク軸２４に同軸的に連結され、電動アシスト装置５０によるアシスト力をクランク軸２４に伝達する。
【００５９】
電動モータ５４は変速歯車列５９によって円環部５２Ｃ及び回転出力板８４に対して径方向外方に偏倚した位置にあるから、電動モータ５４がクランクアーム２６に対する円環部５２Ｃ及び回転出力板８４の設置を阻害することがない。
【００６０】
次に、一般的な自転車１０におけるクランク軸２４とクランクアーム２６との連結構造及び連結部材９０による回転出力部材８１とクランク軸２４との連結構造を、図３及び図４を参照して説明する。
【００６１】
クランク軸２４は端部に他の部分より小径のスプライン軸部３４を有する。スプライン軸部３４の軸端中心にはクランク抜きのためのねじ孔３６が開口している。クランクアーム２６は基端を左右方向に貫通するスプライン孔３８を有する。スプライン軸部３４がスプライン孔３８にスプライン結合の状態で嵌合し、クランクアーム２６の外側からねじ（クランク抜きねじ）４０がねじ孔３６にねじ係合することにより、クランク軸２４とクランクアーム２６とがクランク軸線Ａ上において回転力を伝達可能に連結される。
【００６２】
連結部材９０は、クランク軸２４のねじ孔３６にねじ係合するねじ４０によってクランク軸２４の軸端に固定される中央部９１及び中央部９１から径方向外方に延出して遊端をねじ９４によって回転出力部材８１に固定された複数の脚部９２を含み、回転出力部材８１をクランク軸２４にクランク軸線Ａ上にトルク伝達関係をもって接続する。
【００６３】
回転出力板８４には少なくとも２個の脚部９２の遊端に形成された位置決め用の貫通孔９３が嵌合する複数のノックピン９８が取り付けられている。各ノックピン９８と対応する貫通孔９３との嵌合によって連結部材９０が回転出力板８４と同心になるように回転出力板８４に対する連結部材９０の位置決めが行われる。尚、中央部９１に形成されているねじ４０の貫通孔９６の内径はねじ４０の外形より大きくてよく、回転出力部材８１に対する連結部材９０の固定後に、ねじ４０によって中央部９１がクランク軸２４に固定されればよい。
【００６４】
これにより、回転出力部材８１がクランク軸線Ａ周りに同心に配置されると共に、クランク軸２４と回転出力部材８１とが連結部材９０及び既存の自転車１０のねじ４０によってクランク軸線Ａに沿って互いに同心（同軸的）に連結され、回転出力部材８１の回転が心振れを生じることなくクランク軸２４に伝達される。
【００６５】
上述の電動アシスト装置５０によれば、自転車１０を改造することなく、また一般工具であるスパナ等によってクランクアーム２６からペダル３０を取り外すだけで、専用工具を必要とすることなく、或いはペダル３０の取外作業さえ必要とすることなく、一般ユーザが電動アシスト装置５０を既存の様々な自転車１０に簡単に後付けることができ、限られたフレーム構成の自転車に限られることなく既存の様々な自転車１０を簡単に電動アシスト自転車に変更することができる。
【００６６】
図１に示されているように、シートチューブ１２には、締結バンド（不図示）等によって、電動アシストのための制御装置１００と、電動モータ５４及び制御装置１００の電源をなすバッテリ１０２とが取り付けられている。制御装置１００及びバッテリ１０２は、電動アシスト装置５０のハウジング５２及び電動モータ５４とは別置きされてもよく、この場合は電気ケーブル（不図示）によって電動モータ５４と電気的に接続されていればよい。
【００６７】
これにより、制御装置１００及びバッテリ１０２の自転車１０に対する設置の自由度が高く、制御装置１００及びバッテリ１０２の設置のために、自転車１０の分解や再組立が必要になることがない。
【００６８】
次に、電動アシスト装置５０の電気系統を、図５を参照して説明する。
【００６９】
制御装置１００は、マイクロコンピュータ等を含む電子制御式のものであり、トルクセンサ１０４からのペダル３０の踏力に関する情報と、回転センサ１０６からの電動モータ５４或いはクランクアーム２６の回転数に関する情報と、電流センサ１０８からの電動モータ５４の電流に関する情報とを入力し、これらの情報に基づいてアシスト力を決定し、電動モータ５４に与える電流の指令信号をモータ駆動回路１１０に出力する。モータ駆動回路１１０は制御装置１００からの指令信号に基づいて電動モータ５４に与える電流を制御する。
【００７０】
これにより、電動モータ５４が所要のアシスト力を生じるよう駆動され、そのアシスト力が回転出力部材８１からクランク軸２４に伝達され、自転車１０の走行に必要な運転者による踏力を軽減する。
【００７１】
次に、図６を参照して、クランク抜きのためのねじ孔３６がなく、クランク軸２４とクランクアーム２６との連結が、ねじ４０によらずに、クランクアーム２６に形成されたすり割り１１２の部分を締結ボルト１１４によって締め付けることにより行われる型式の自転車１０に対する電動アシスト装置５０の適用例を説明する。
【００７２】
この型式の自転車１０においても、連結部材９０を含む電動アシスト装置５０は上述のクランク抜きのためのねじ孔３６を有する型式の自転車１０に用いられたものが用いられ、回転出力部材８１に対する連結部材９０の結合も、前述の自転車１０における場合も同様に行われる。つまり、連結部材９０は、クランク抜きのためのねじ孔３６を有する型式の自転車１０とねじ孔３６を有していない型式の自転車１０とで、同一部品として、共用される。
【００７３】
この型式の自転車１０においては、ねじ４０が用いられない代わり、スペーサ部材１２０が用いられる。スペーサ部材１２０は、連結部材９０の脚部９２とクランクアーム２６の基端の外周との間に位置する部分を含んでクランクアーム２６の基端を取り囲むように、クランクアーム２６の基端の外形に合った開口１２２を有するＵ字形（馬蹄形）をなし、連結部材９０とクランクアーム２６とをトルク伝達関係に接続する。
【００７４】
これにより、回転出力部材８１からスペーサ部材１２０を介してクランクアーム２６に回転力（アシスト力）が伝達される。
【００７５】
この型式の自転車１０においても、自転車１０を改造することなく、また専用工具を必要とすることなく、一般ユーザが電動アシスト装置５０を自転車１０に簡単に後付けることができ、自転車１０を簡単に電動アシスト自転車に変更することができる。
【００７６】
このように、本実施形態の電動アシスト装置５０は、スペーサ部材１２０の選択的な使用を含めて既存の多種多様な自転車に取り付けることができる。
【００７７】
次に、他の実施形態による自転車用電動アシスト装置を、図７を参照して説明する。尚、図７において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００７８】
本実施形態では、回転出力板８４にステープル形状の連結部材１３０が固定されている。連結部材１３０は、回転出力板８４から外側方から突出し、クランクアーム２６の基端近傍を前後から挟むようにして、クランクアーム２６の前面２６Ａ及び後面２６Ｂに、クランクアーム２６の長手方向に摺動（スライド）可能に当接している。つまり、連結部材１３０は、クランクアーム２６を回転方向について両側から把持すべく構成されている。
【００７９】
本実施形態では、連結部材１３０によって回転出力板８４からクランクアーム２６に回転力（アシスト力）が伝達される。クランクアーム２６の回転中心に対する回転出力板８４の心ずれは、連結部材１３０がクランクアーム２６の長手方向にスライド移動することにより吸収される。
【００８０】
本実施形態でも、自転車１０を改造することなく、また専用工具を必要とすることなく、一般ユーザが電動アシスト装置５０を既存の様々な自転車１０に簡単に後付けることができ、既存の様々な自転車１０を簡単に電動アシスト自転車に変更することができる。
【００８１】
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、電動モータ５４の回り止めは、アウタケーシング５６がダウンチューブ１４やサブチューブ１５に当接すること以外に、シートチューブ１２、チェーンステー１６に当接することにより行われてもよい。また、電動アシスト装置５０は、シートチューブ１２、ダウンチューブ１４、サブチューブ１５、チェーンステー１６、パイプ継手２２等の外部に取り付けられてもよい。変速歯車列５９の各歯車は、平歯車以外にはすば歯車であってもよい。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０    ：自転車
１２    ：シートチューブ
１４    ：ダウンチューブ
１５    ：サブチューブ
１６    ：チェーンステー
１８    ：フレーム
２０    ：軸受筒体
２２    ：パイプ継手
２４    ：クランク軸
２６    ：クランクアーム
２６Ａ  ：前面
２６Ｂ  ：後面
２８    ：クランクアーム
３０    ：ペダル
３２    ：ドライブスプロケット
３４    ：スプライン軸部
３６    ：ねじ孔
３８    ：スプライン孔
４０    ：ねじ
４９    ：締結ベルト
５０    ：電動アシスト装置
５１    ：ボルト
５２    ：ハウジング
５２Ａ  ：第１半体
５２Ｂ  ：第２半体
５２Ｃ  ：円環部
５２Ｄ  ：カバー部材
５３    ：第１歯車室
５４    ：電動モータ
５５    ：ボルト
５６    ：アウタケーシング
５７    ：第２歯車室
５８    ：出力軸
５９    ：変速歯車列
６０    ：駆動平歯車
６２    ：ブッシュ
６４    ：中間軸
６６    ：中間平歯車
６８    ：中間平歯車
７０    ：中心開口
７２    ：円筒部
７４    ：外周部
７６    ：右側部
７８    ：ボール軸受
８０    ：出力平歯車（出力歯車）
８１    ：回転出力部材
８２    ：ボルト
８４    ：回転出力板
９０    ：連結部材
９１    ：中央部
９２    ：脚部
９３    ：貫通孔
９４    ：ねじ
９６    ：貫通孔
９８    ：ノックピン
１００  ：制御装置
１０２  ：バッテリ
１０４  ：トルクセンサ
１０６  ：回転センサ
１０８  ：電流センサ
１１０  ：モータ駆動回路
１１２  ：すり割り
１１４  ：締結ボルト
１２０  ：スペーサ部材
１２２  ：開口
１３０  ：連結部材
【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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【国際調査報告】
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