(57)【要約】【課題】簡単な構造で、踏力と電動機の電磁力と合成して車輪に伝達される駆動力の損失の低下を図ることができるようにする。【解決手段】電動アシスト自転車１は、車輪３３Ｌ，３３Ｒと、ペダル２７Ａ，２７Ｂと、伝達機構と、回転軸３６Ｌ，３６Ｒと、ロータ４５Ｌ，４５Ｒと、ステータ４８Ｌ，４８Ｒとを備える。ペダル２７Ａ，２７Ｂには、運転者から踏力が入力される。その踏力は、伝達機構を介して車輪３３Ｌ，３３Ｒに伝達される。回転軸３６Ｌ，３６Ｒは、車輪３３Ｌ，３３Ｒの中心に取り付けられ、伝達機構から踏力が伝達される。また、ロータ４５Ｌ，４７Ｒは、車輪３３Ｌ，３３Ｒに固定される。また、ステータ４８Ｌ，４８Ｒは、ロータ４５Ｌ，４５Ｒの回転の中心側に配置され、ロータ４５Ｌ，４５Ｒを介して車輪３３Ｌ，３３Ｒを回転駆動すると共に、回転軸３６Ｌ，３６Ｒが貫通する貫通孔４８ａを有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と、
運転者から踏力が入力されるペダルと、
前記ペダルに入力された踏力を前記車輪に伝達する伝達機構と、
前記車輪の中心に取り付けられ、前記伝達機構から踏力が伝達される回転軸と、
前記車輪のホイールに固定されるロータと、
前記ロータの回転の中心側に配置され、前記ロータを介して前記車輪を回転駆動すると共に、前記回転軸が貫通する貫通孔を有するステータと、
を備えることを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】
前記ロータは、前記車輪と同心円上に配置され、
前記貫通孔は、前記ステータの中心に形成されている
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。
【請求項３】
前記ステータには、前記ステータに電力を供給するバッテリー装置及び前記ステータを制御する制御装置と電気的に接続する配線が設けられ、
前記配線は、前記貫通孔を挿通している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項４】
惰性走行時には、前記ロータの回転に同期させて、前記ステータを駆動する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動アシスト自転車。
【請求項５】
進行方向と直交する方向の一側に設けられた第１の車輪と、
前記進行方向と直交する方向の他側に設けられた第２の車輪と、
運転者から踏力が入力されるペダルと、
前記ペダルに入力された踏力を前記第１の車輪と前記第２の車輪に伝達する伝達機構と、
前記第１の車輪と前記第２の車輪の中心に取り付けられて前記第１の車輪と前記第２の車輪を連結すると共に、前記伝達機構から踏力が伝達されるドリブンシャフトと、
前記第１の車輪のホイールに固定される第１のロータと、
前記第１のロータの回転の中心側に配置され、前記第１のロータを介して前記第１の車輪を回転駆動すると共に、前記ドリブンシャフトが貫通する貫通孔を有する第１のステータと、
前記第２の車輪のホイールに固定される第２のロータと、
前記第２のロータの回転の中心側に配置され、前記第２のロータを介して前記第２の車輪を回転駆動すると共に、前記ドリブンシャフトが貫通する貫通孔を有する第２のステータと、
を備え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、運転者の踏力と電動機（モータ）の電磁力を合成して車輪を回転させる駆動力とする２輪、３輪又は４輪からなる電動アシスト自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動アシスト自転車としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているようなものがある。この特許文献１に記載された駆動力合成装置では、運転者が踏力を入力するペダルに連結されたクランク軸の近傍に電動機（モータ）を配置している。そして、クランク軸で踏力と電動機の電磁力を合成して駆動力とし、チェーンやベルト等の伝達機構によって合成した駆動力を後輪に伝達している。
【０００３】
また、特許文献２に記載された電動アシスト自転車は、回転磁界を発生させるためのステータと、ステータと対向するように設けられた第１ロータと、ステータと第１ロータの間に配置される第２ロータとを有している。また、この特許文献２に記載された技術では、第１ロータは、伝達機構を介してクランク軸に接続されており、第２ロータは、車輪に直結されている。そして、第１ロータに入力された踏力は、磁気回路を介して第２ロータに伝達され、この第２ロータで踏力と電磁力を合成して駆動力とし、この駆動力を車輪に伝達している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０００９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１１９９５３号公報（明細書の段落番号［０１２９］〜［０１３２］及び図面の図１６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているような電動アシスト自転車は、電動機を後輪から距離が離れた位置に配置されたクランク軸に設けている。そのため、電動機の電磁力と踏力とを合成して生成した駆動力を後輪に伝達するためのチェーン、ベルトやギヤ等の伝達機構における摩擦やフリクションによる機械損失が生じていた。その結果、駆動力が損失し、エネルギー効率が悪い、という問題を有していた。
【０００６】
また、特許文献２に記載されている電動アシスト自転車では、第２ロータを車輪に直結しているため、ベルトやギヤ等の伝達機構による機械損失を軽減することができるが、ロータが２つ必要となっていた。そのため、部品点数が増加し、電磁力を生成する電動機の構成が複雑になっていた。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、踏力と電動機の電磁力と合成して車輪に伝達される駆動力の損失の低下を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の電動アシスト自転車は、車輪と、運転者から踏力が入力されるペダルと、ペダルに入力された踏力を前記車輪に伝達する伝達機構とを備えている。また、車輪の中心に取り付けられ、伝達機構から踏力が伝達される回転軸を備えている。そして、車輪のホイールに固定されるロータと、ロータの回転の中心側に配置され、ロータを介して車輪を回転駆動すると共に、回転軸が貫通する貫通孔を有するステータと、を備える。
【０００９】
また、本発明の他の電動アシスト自転車は、進行方向と直交する方向の一側に設けられた第１の車輪と、記進行方向と直交する方向の他側に設けられた第２の車輪と、運転者から踏力が入力されるペダルと、を備える。ペダルに入力された踏力を第１の車輪と第２の車輪に伝達する伝達機構と、第１の車輪と第２の車輪の中心に取り付けられて第１の車輪と第２の車輪を連結すると共に、伝達機構から踏力が伝達されるドリブンシャフトと、を備える。更に、第１の車輪のホイールに固定される回転の第１のロータと、第１のロータの回転の中心側に配置され、第１のロータを介して第１の車輪を回転可能に駆動すると共に、ドリブンシャフトが貫通する貫通孔を有する第１のステータと、を備える。そして、第２の車輪のホイールに固定される第２のロータと、第２のロータの回転の中心側に配置され、第２のロータを介して第２の車輪を回転駆動すると共に、ドリブンシャフトが貫通する貫通孔を有する第２のステータと、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電動アシスト自転車によれば、ロータを直接車輪に固定し、ドリブンシャフト及び回転軸も車輪に取り付けているため、簡単な構造で、かつ伝達機構による機械損失がなく、踏力と電磁力とを合成した駆動力を効率よく車輪に伝えることができる。また、ステータにドリブンシャフト又は回転軸を貫通させる貫通孔を設けて、スペースを有効に活用することで、小型及び軽量化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例を示す上面図である。
【図２】本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例を示す側面図である。
【図３】本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例を示す正面図である。
【図４】本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例を示す背面図である。
【図５】本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例を概略的に示す説明図である。
【図６】本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例に係る要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例について、図１〜図６を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、説明は以下の順序で行うが、本発明は、必ずしも以下の形態に限定されるものではない。なお、以下の説明では、電動アシスト自転車の進行方向を前後方向とし、進行方向の前方を向いた状態で上下方向、左右方向を示す。
また、説明は以下の順序で行う。
１．電動アシスト自転車の構成
２．電動アシスト自転車の動作
【００１３】
＜１．電動アシスト自転車の構成＞
まず、本発明の電動アシスト自転車の実施の形態例（以下、「本例」という。）の構成について、図１〜図６を参照して説明する。
図１は、本例の電動アシスト自転車を上方から見た上面図である。図２は、本例の電動アシスト自転車の側面図である。図３は、本例の電動アシスト自転車の正面図、図４は、本例の電動アシスト自転車の背面図である。
【００１４】
図１に示すように、電動アシスト自転車１は、２つの前輪１５Ｌ，１５Ｒと、２つの後輪３３Ｌ，３３Ｒを有する四輪自転車である。なお、本例では、電動アシスト自転車として四輪自転車を適用した例について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、電動アシスト自転車として、二輪自転車や三輪自転車に適用できるものである。
【００１５】
この電動アシスト自転車１は、フレーム本体２と、ステアリング機構３と、２つの前輪１５Ｌ，１５Ｒと、シート１６と、２つの後輪３３Ｌ，３３Ｒと、２つの電動機４１Ｌ，４１Ｒとを備えている。
【００１６】
図１及び図２に示すように、フレーム本体２は、主フレーム４と、２つのサイドステー５Ｌ，５Ｒと、２つのフロントサイドステー６Ｌ，６Ｒと、２つのアクスルパイプ３４Ｌ，３４Ｒを有している。
【００１７】
主フレーム４は、管状の部材で形成されている。この主フレーム４は、電動アシスト自転車１の前後方向に延在している。また、主フレーム４の前側は、上下方向に２つに分かれた上部フレーム片４ａと下部フレーム片４ｂが形成されている。
【００１８】
上部フレーム片４ａの端部には、ヘッドパイプ部１８が取り付けられている。そして、このヘッドパイプ部１８には、２つのフロントサイドステー６Ｌ，６Ｒが設けられている。第１のフロントサイドステー６Ｌは、ヘッドパイプ部１８から左方向に突出しており、第２のフロントサイドステー６Ｒは、ヘッドパイプ部１８から右方向に突出している。また、この第１のフロントサイドステー６Ｌ及び第２のフロントサイドステー６Ｒと上部フレーム片４ａの間には、フロントサイドステー補強部材５８が設けられている。
【００１９】
また、下部フレーム片４ｂには、略Ｖ字状に形成された２つのフロントロアアーム７Ｌ，７Ｒが回動可能に取り付けられている。第１のフロントロアアーム７Ｌは、下部フレーム片４ｂの左側に設けられており、第２のフロントロアアーム７Ｒは、下部フレーム片４ｂの右側に設けられている。図３に示すように、下部フレーム片４ｂとヘッドパイプ部１８との間には、フレーム補強部材４ｃが設けられている。そして、主フレーム４の前側には、ステアリング機構３が配置されている。
【００２０】
ステアリング機構３は、操作軸１２と、ハンドル１３と、ピットマンアーム１４と、タイロッド１７と、２つのストラットインナー２０Ｌ，２０Ｒと、ストラットアウターハブスピンドル２１Ｌ，２１Ｒとを有している。
【００２１】
操作軸１２は、上下方向に対して傾斜した方向に延びており、下端部がヘッドパイプ部１８に挿通されている。この操作軸１２の上端には、左右方向に延びるハンドル１３が連続している。ハンドル１３の右端部には、前輪１５Ｌ，１５Ｒを制動するためのブレーキレバー１９Ｒが取り付けられており、左端部には、後述する後輪３３Ｌ，３３Ｒを制動するためのブレーキレバー１９Ｌが取り付けられている。また、操作軸１２の下端には、ピットマンアーム１４が揺動可能に取り付けられている。
【００２２】
第１のストラットインナー２０Ｌには、第１のストラットアウターハブスピンドル２１Ｌがその軸方向に沿って摺動可能に取り付けられており、第２のストラットインナー２０Ｒは、第２のストラットアウターハブスピンドル２１Ｒがその軸方向に沿って摺動可能に取り付けられている。すなわち、第１のストラットインナー２０Ｌ及び第１のストラットアウターハブスピンドル２１Ｌと、第２のストラットインナー２０Ｒ及び第２のストラットアウターハブスピンドル２１Ｒによって、サスペンション機構を構成している。
【００２３】
第１のストラットインナー２０Ｌの軸方向の一端は、第１のフロントサイドステー６Ｌに支持されており、第２のストラットインナー２０Ｒの軸方向の一端は、第２のフロントサイドステー６Ｒに支持されている。
【００２４】
第１のストラットアウターハブスピンドル２１Ｌは、第１のフロントロアアーム７Ｌに回動可能に支持されており、第２のストラットアウターハブスピンドル２１Ｒは、第２のフロントロアアーム７Ｒに回動可能に支持されている。具体的には、第１のストラットアウターハブスピンドル２１Ｌは、第１のフロントロアアーム７Ｌにボールジョイント（不図示）を介して接続されている。第２のストラットアウターハブスピンドル２１Ｒも同様に、第２のフロントロアアーム７Ｒにボールジョイント（不図示）を介して接続されている。
【００２５】
また、第１のストラットアウターハブスピンドル２１Ｌには、第１の前輪１５Ｌが取り付けられており、第２のストラットアウターハブスピンドル２１Ｒには、第２の前輪１５Ｒが取り付けられている。そして、第１のストラットアウターハブスピンドル２１Ｌ及び第２のストラットアウターハブスピンドル２１Ｒは、タイロッド１７によってピットマンアーム１４に連結されている。
【００２６】
ここで、上述した構成を有するステアリング機構３による電動アシスト自転車１の操舵方法について説明する。
まず、操作者は、ハンドル１３を進みたい方向に向けて回転させる。これにより、ハンドル１３に取り付けられた操作軸１２が回転運動する。そして、操作軸１２が回転運動することによって、ピットマンアーム１４が揺動する。このピットマンアーム１４の揺動運動がタイロッド１７を介して２つのストラットアウターハブスピンドル２１Ｌ，２１Ｒに伝達される。
【００２７】
そして、２つのストラットアウターハブスピンドル２１Ｌ，２１Ｒは、ピットマンアーム１４の揺動動作に対応して、ストラットインナー２０Ｌ，２０Ｒの軸回りに回転する。その結果、２つのストラットアウターハブスピンドル２１Ｌ，２１Ｒの回転運動が２つの前輪１５Ｌ，１５Ｒに伝達され、その電動アシスト自転車１の進行方向を変更することができる。
【００２８】
シート１６は、シート固定用ブラケット２３を介して主フレーム４の上部に固定されている。また、このシート１６は、シート固定用ブラケット２３に主フレーム４の前後方向に移動可能に支持されている。これにより、運転者が座る位置を調節することができる。そして、シート１６の下方には、２つの電動機４１Ｌ，４１Ｒへ駆動用の電力を供給するバッテリー装置と、２つの電動機４１Ｌ，４１Ｒを制御する制御装置が配置されている。
【００２９】
また、主フレーム４の左右の側面部には、２つのクランク２６Ａ，２６Ｂが設けられている。２つのクランク２６Ａ，２６Ｂは、主フレーム４における上部フレーム片４ａと下部フレーム片４ｂが分岐する箇所に配置されている。
【００３０】
図５は、本例の電動アシスト自転車を概略的に示す説明図である。この図５に示すように、２つのクランク２６Ａ，２６Ｂは、クランク軸２５の両端に固定されている。クランク軸２５は、主フレーム４を左右方向に貫通し、主フレーム４に回転可能に支持されている。２つのクランク２６Ａ，２６Ｂの一端には、ペダル２７Ａ，２７Ｂがそれぞれ回転可能に取り付けられている。
【００３１】
また、クランク２６Ａの他端には、前側スプロケット２８が固定されている。この前側スプロケット２８は、クランク２６Ａ，２６Ｂ及びクランク軸２５と一体に回転される。前側スプロケット２８と後述する後側スプロケット３７には、無端状のチェーン２９が係合されている。このチェーン２９と、前側スプロケット２８及び後側スプロケット３７によって伝達機構の一例を構成している。
【００３２】
本例では、チェーン駆動の伝達機構を説明したが、これに限定されるものではない。伝達機構の他の例として、歯付ベルトと、歯付プーリからなるベルト駆動や、かさ歯車とシャフトからなるシャフト駆動を適用してもよい。
【００３３】
更に、図２に示すように、主フレーム４の左右側面部には、２つのサイドステー５Ｌ，５Ｒが設けられている。２つのサイドステー５Ｌ，５Ｒは、それぞれ略三角形に形成された平板状の部材である。
【００３４】
第１のサイドステー５Ｌは、主フレーム４の左側に取り付けられており、第２のサイドステー５Ｒは、主フレーム４の右側に取り付けられている。この第２のサイドステー５Ｒには、チェーン２９が挿通するチェーン開口部８が形成されている。
【００３５】
更に、２つのサイドステー５Ｌ，５Ｒには、該２つのサイドステー５Ｌ，５Ｒを連結するように、リアアッパーアーム９と、リアロアアーム１０が取り付けられている。リアアッパーアーム９は、略Ｖ字状に形成されている。リアアッパーアーム９の一端部は、第１のサイドステー５Ｌに回動可能に取り付けられており、他端部は、第２のサイドステー５Ｒに回動可能に取り付けられている。
【００３６】
次に、２つのアクスルパイプ３４Ｌ，３４Ｒについて説明する。
図４に示すように、第１のアクスルパイプ３４Ｌと第２のアクスルパイプ３４Ｒは、シート１６の下方で、且つリアアッパーアーム９とリアロアアーム１０の間に配置されている。第１のアクスルパイプ３４Ｌと第２のアクスルパイプ３４Ｒは、円筒状に形成されており、その軸方向を左右方向に向けて設けられている。
【００３７】
第１のアクスルパイプ３４Ｌ及び第２のアクスルパイプ３４Ｒは、略Ｕ字状に形成された連結部材３４ａによって連結されている。そして、この連結部材３４ａは、リアアッパーアーム９に固定されている。更に、第１のアクスルパイプ３４Ｌと第２のアクスルパイプ３４Ｒの下方には、リアロアアーム１０の湾曲部が位置している。そして、このリアロアアーム１０の湾曲部が固定部６０を介して第１のアクスルパイプ３４Ｌと第２のアクスルパイプ３４Ｒに固定されている。
【００３８】
そして、第１のサイドステー５Ｌと第１のアクスルパイプ３４Ｌとの間には、第１の後部サスペンション３１Ｌが配置されている。同様に、第２のサイドステー５Ｒと第２のアクスルパイプ３４Ｒとの間には、第２の後部サスペンション３１Ｒが設けられている。第１の後部サスペンション３１Ｌの一端部は、第１のサイドステー５Ｌに回動可能に取り付けられており、他端部は、第１のアクスルパイプ３４Ｌに回動可能に取り付けられている。そして、第２の後部サスペンション３１Ｒの一端部は、第２のサイドステー５Ｒに回動可能に取り付けられており、他端部は、第２のアクスルパイプ３４Ｒに取り付けられている。
【００３９】
また、リアアッパーアーム９、リアロアアーム１０、第１の後部サスペンション３１Ｌ及び第２の後部サスペンション３１Ｒによって、電動アシスト自転車１の後部サスペンション機構を構成している。そして、第１のアクスルパイプ３４Ｌ及び第２のアクスルパイプ３４Ｒは、この後部サスペンション機構を介して主フレーム４に固定されている。
【００４０】
また、図５に示すように、第１のアクスルパイプ３４Ｌには、第１のドリブンシャフト３６Ｌが貫通しており、第２のアクスルパイプ３４Ｒには、第２のドリブンシャフト３６Ｒが貫通している。回転軸である第１のドリブンシャフト３６Ｌと第２のドリブンシャフト３６Ｒは、差動装置であるデファレンシャル機構３９を介して後側スプロケット３７が取り付けられている。
【００４１】
デファレンシャル機構３９は、デファレンシャルケース３９aと、ピニオンギヤ３９ｂと、第１のサイドギヤ３９ｃ及び第２のサイドギヤ３９ｄとを有している。デファレンシャルケース３９aには、後側スプロケット３７から動力（踏力）が伝達される。そして、このデファレンシャルケース３９aには、ピニオンギヤ３９ｂが回転可能に支持されている。
【００４２】
ピニオンギヤ３９ｂには、第１のサイドギヤ３９ｃ及び第２のサイドギヤ３９ｄが噛み合っている。第１のサイドギヤ３９ｃには、第１のドリブンシャフト３６Ｌの一端が連結されており、第２のサイドギヤ３９ｄには、第２のドリブンシャフト３６Ｒの一端が連結されている。
【００４３】
このデファレンシャル機構３９によって、コーナーを走行する際に内輪差によって生じる２つの後輪３３Ｌ，３３Ｒの回転速度の差を吸収することができる。具体的には、コーナーに対して内側の車輪を外側の車輪よりも遅く回す。これにより、コーナーをスムースに走行することができる。
【００４４】
後側スプロケット３７には、フリーホイール、すなわちワンウェイクラッチ４０が設けられている。このワンウェイクラッチ４０としては、例えば爪車（ラチェット）とばねの付いた爪からで構成してもよく、その他の構造を用いてもよい。
【００４５】
また、第１のドリブンシャフト３６Ｌの他端には、第１の後輪３３Ｌが配置されており、第２のドリブンシャフト３６Ｒの他端には、第２の後輪３３Ｒが配置されている。第１の後輪３３Ｌは、第１のアクスルパイプ３４Ｌにころがり軸受４２を介して回転可能に支持されており、第２の後輪３３Ｒは、第２のアクスルパイプ３４Ｒにころがり軸受４２を介して回転可能に支持されている。
【００４６】
このころがり軸受４２は、単列のアンギュラ玉軸受を２個組み合わせた組合せアンギュラ玉軸受であり、その組み合わせの形式は、背面組み合わせである。そして、玉の内輪と外輪の軌道がラジアル方向に対して、所定の角度をもって接触している。そのため、ころがり軸受４２は、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を受けることができる。
【００４７】
第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒは、ホイール４３と、タイヤ４４とから構成されている。ホイール４３は、円環状のリム４３ａと、リム４３ａから半径方向の中心に延在するスポーク４３ｂとを有している。そして、リム４３ａの外周を覆うようにタイヤ４４が取り付けられている。また、このリム４３ａとスポーク４３ｂは、固定ネジ５４とナット５５によって連結されており、分割可能に構成されている。このように、スポーク４３ｂとリム４３ａが分割できるため、リム４３ａに取り付けられているタイヤ４４をホイール４３から容易に取り外すことができ、パンク修理等を容易に行うことができる。
【００４８】
更に、第１の後輪３３Ｌには、第１の電動機４１Ｌが配置されており、第２の後輪３３Ｒには、第２の電動機４１Ｒが配置されている。第１の電動機４１Ｌと第２の電動機４１Ｒは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは図６を参照して第１の電動機４１Ｌについて説明する。なお、電動アシスト自転車１の左側に配置される第１の電動機４１Ｌを構成する部材には、その符号にＬを付し、右側に配置される第２の電動機４１Ｒを構成する部材には、その符号にＲを付している。
【００４９】
図６は、本例の電動アシスト自転車の要部を示す断面図である。
図６に示すように、第１の電動機４１Ｌは、第１のロータ４５Ｌと、第１のステータ４８Ｌとから構成されている。第１のロータ４５Ｌは、一面が開口する中空の略円柱状に形成されている。そして、第１のロータ４５Ｌは、第１の電動機４１Ｌのケースとしての役割を有している。この第１のロータ４５Ｌには、圧入穴５１と、第１の後輪３３Ｌのホイール４３に固定される固定部５２が形成されている。
【００５０】
固定部５２は、第１のロータ４５Ｌにおける開放側の端部に設けられている。そして、この第１のロータ４５Ｌは、固定ねじ５４によって第１の後輪３３Ｌのホイール４３のスポーク４３ｂに固定されている。
【００５１】
また、上述したように、スポーク４３ｂとリム４３ａは、分割可能に構成されているため、タイヤ４４がパンクした際に、タイヤ４４をホイール４３から容易に取り外すことができる。その結果、タイヤ４４のパンク修理を容易に行うことが可能である。ここで、リム４３ａとスポーク４３ｂが一体に形成されていると、タイヤ４４のパンクの修理や交換を行う際には、まず電動機４１Ｌの第１のロータ４５Ｌを取り外す必要があり、大変煩雑なものとなる。
【００５２】
また、圧入穴５１は、開口面と対向する一面に形成されている。この圧入穴５１の内周には、多数の溝５３が形成されている。ここで、第１のドリブンシャフト３６Ｌ及び第２のドリブンシャフト３６Ｒは、スプラインシャフトであり、他端には、複数の突起３８が形成されている。第１のドリブンシャフト３６Ｌの突起３８と第１のロータ４５Ｌの圧入穴５１の溝５３を係合するようにして、第１のドリブンシャフト３６Ｌの他端が第１のロータ４５Ｌの圧入穴５１に嵌め込まれる。
【００５３】
これにより、第１のロータ４５Ｌを介して第１のドリブンシャフト３６Ｌと第１の後輪３３Ｌが一体に固定される。なお、第２のドリブンシャフト３６Ｒと第２の後輪３３Ｒも同様であるため、その説明は省略する。このように、複数の突起３８を係合して、第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒとドリブンシャフト３６Ｌ，３６Ｒを嵌合することで、大きなトルクを後輪３３Ｌ，３３Ｒに伝達することができる。その結果、ドリブンシャフト３６Ｌ，３６Ｒの回転トルク、すなわち踏力を確実に後輪３３Ｌ，３３Ｒに伝達することが可能である。
【００５４】
更に、この第１のロータ４５Ｌは、略円筒状に形成されたマグネット４６Ｌ及びバックヨーク４７Ｌを有している。バックヨーク４７Ｌは、第１のロータ４５Ｌの側面部の内側に固定されている。そして、バックヨーク４７Ｌの半径方向の内側には、マグネット４６Ｌが固定されている。これにより、ギヤやチェーン等の伝達機構を用いずに、第１のロータ４５Ｌに生じた電磁力を直接第１の後輪３３Ｌに伝達することができる。更に、第１のロータ４５Ｌにおけるマグネット４６Ｌの半径方向の中心側、すなわち第１のロータ４５Ｌの回転の中心側には、第１のステータ４８Ｌが対向して配置されている。
【００５５】
なお、本例では、第１のロータ４５Ｌを略円柱状に形成した例を説明したが、これに限定されるものではなく、角柱状に形成してもよい。すなわち、第１の後輪３３Ｌと同心円上に複数の磁性体を配置すれば、その目的を達成できるものである。
【００５６】
第１のステータ４８Ｌは、略円形状に形成されており、その中心には、貫通孔４８ａが設けられている。この第１のステータ４８Ｌの貫通孔４８ａには、第１のアクスルパイプ３４Ｌが嵌合している。そのため、第１のステータ４８Ｌは、第１のアクスルパイプ３４Ｌ、第１の後部サスペンション３１Ｌ、リアアッパーアーム９及びリアロアアーム１０を介して主フレーム４に固定される。
【００５７】
また、この第１のステータ４８Ｌは、ステータコイル４９Ｌと鉄芯５０Ｌを有している。鉄芯５０Ｌは、環状に形成されており、その外周部には、複数の突起が周方向に等間隔に配置されている。そして、この鉄芯５０Ｌの複数の突起に巻線を設けることでステータコイル４９Ｌが構成されている。そして、第１のステータ４８Ｌは、ステータコイル４９Ｌによって回転磁界を発生するものである。
【００５８】
更に、第１のステータ４８Ｌからは、電力線や、制御部からの信号を伝達する信号線等の配線５６が延在している。そして、この配線５６は、第１のステータ４８Ｌの貫通孔４８ａ及び第１のアクスルパイプ３４Ｌの筒孔３４ｂを挿通して、制御装置やバッテリー装置に接続されている。
【００５９】
また、上述したように、この第１のステータ４８Ｌの貫通孔４８ａ及び第１のアクスルパイプ３４Ｌの筒孔３４ｂには、第１のドリブンシャフト３６Ｌが貫通する。更に、第１のステータ４８Ｌの貫通孔４８ａ及び第１のアクスルパイプ３４Ｌの筒孔３４ｂに、２つの後輪３３Ｌ，３３Ｒを制動するブレーキを収納してもよい。このように、空いたスペースを有効に活用することで、小型及び軽量化を図ることが可能である。また、ブレーキとしては、ブレーキシューのパッドでリムを両側から締め付けて、その摩擦力で制動するリムブレーキを用いてもよい。
【００６０】
なお、第１のステータ４８Ｌ、第１のロータ４５Ｌ、第１のアクスルパイプ３４Ｌ、第１のドリブンシャフト３６Ｌ及び第１の後輪３３Ｌは、同心円上に配置されており、その中心軸が一致している。
【００６１】
また、図１及び図５に示すように、第１の電動機４１Ｌ及び第２の電動機４１Ｒは、第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒのトレッド幅の中心もしくは、その外側に配置されている。これにより、第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒの間隔を大きくすることができ、その空いたスペースに差動装置だけでなく、バッテリー装置や電動機の制御装置を配置することが可能である。
【００６２】
なお、後輪が１つの三輪自転車や、二輪自転車の場合では、モータを後輪のトレッド幅の中心、もしくは片側から突出するように配置することが好ましい。モータを車輪の片側に配置することにより、その反対側に後側スプロケットや変速機構を設けることができる。
【００６３】
＜電動アシスト自転車の動作＞
次に、本例の電動アシスト自転車１の動作について説明する。
まず、運転者がペダル２７Ａ，２７Ｂを踏み、左右の足を交互に屈伸運動すると、ペダル２７Ａ，２７Ｂを介して運転者から踏力が入力される。入力された踏力は、前側スプロケット２８、チェーン２９、後側スプロケット３７及びデファレンシャル機構３９等の伝達機構を介して第１のドリブンシャフト３６Ｌ及び第２のドリブンシャフト３６Ｒに伝達される。
【００６４】
ここで、第１のドリブンシャフト３６Ｌは、第１の電動機４１Ｌの第１のロータ４５Ｌを介して第１の後輪３３Ｌに直結されている。また、第２のドリブンシャフト３６Ｒは、第２の電動機４１Ｒの第２のロータ４５Ｒを介して第２の後輪３３Ｒに直結されている。そのため、踏力は、第１のドリブンシャフト３６Ｌ及び第２のドリブンシャフト３６Ｒを介して第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒに伝達され、電動アシスト自転車１が走行する。
【００６５】
次に、第１の電動機４１Ｌの第１のステータ４８Ｌ及び第２の電動機４１Ｒの第２のステータ４８Ｒに電力が供給されると、第１のステータ４８Ｌ及び第２のステータ４８Ｒには、回転磁界が発生する。ここで、第１のステータ４８Ｌの半径方向の外側には、第１のロータ４５Ｌのマグネット４６Ｌが配置されており、第２のステータ４８Ｒの半径方向の外側には、第２のロータ４５Ｒのマグネット４６Ｒが配置されている。そのため、第１のステータ４８Ｌ及び第２のステータ４８Ｒの回転磁界により、第１のステータ４８Ｌ及び第２のステータ４８Ｒを覆う第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒが回転する。
【００６６】
第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒは、第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒに固定されている。そのため、第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒの電磁力が、踏力と合成されて駆動力となる。そして、この駆動力は、直接第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒに伝達される。
【００６７】
よって、チェーン等の伝達機構を用いずに直接第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒに伝達することができるため、チェーン等の伝達機構による機械損失を軽減でき、電動機の電磁力を効率よく踏力と合成して駆動力とすることができる。その結果。駆動力を効率よく後輪に伝えることができる。
【００６８】
更に、ロータ４５をステータ４８の半径方向の内側でなく、半径方向の外側に配置しているため、ロータ４５の直径を大きく設定することができる。これにより、ロータ４５の回転半径を大きくすることができ、ロータ４５によって生じるトルクを増大させることができる。また、多数の磁性体を配置することができるため、トルクを大きくすることが可能である。
【００６９】
そして、第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒは、第１のドリブンシャフト３６Ｌ及び第２のドリブンシャフト３６Ｒからの踏力と、第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒからの電磁力が合成して駆動力となり、この駆動力が伝達される。その結果、第１の後輪３３Ｌ及び第２の後輪３３Ｒが第１のアクスルパイプ３４Ｌ及び第２のアクスルパイプ３４Ｒに設けたころがり軸受４２に支持されて回転し、電動アシスト自転車１が走行する。
【００７０】
また、運転者によってペダル２７Ａ，２７Ｂに踏力が入力されておらず、クランク軸２５が回転していない状態で、電動アシスト自転車１が惰性で走行（以下、「惰性走行」という。）しているときの動作について説明する。
【００７１】
惰性走行時では、２つの後輪３３Ｒ，３３Ｌと共に第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒが回転する。そして、この第１のロータ４５Ｌ及び第２のロータ４５Ｒを回転と同期させて、第１のステータ４８Ｌ及び第２のステータ４８Ｒに電力を供給し、第１の電動機４１Ｌ及び第２の電動機４１Ｒを駆動する。このとき、各電動機４１Ｌ，４１Ｒに作用する負荷は、極めて小さいため、必要最小限の消費電力で電動機４１Ｌ，４１Ｒを駆動させることができる。これにより、惰性走行時に生じる走行抵抗を減らすことができ、惰性走行を維持することが可能である。その結果、電力の消費を抑制することができ、バッテリー装置に蓄えられた電力を用いた走行での航続距離を最大限に引き出すことができる。
【００７２】
ここで、無励磁状態でロータを外力によって回転させると、電動機には、ロータとステータとの磁気吸引力によって細かく脈動するコギングトルクが生じる。しかしながら、本例では、上述したように、ロータを後輪の回転と同期させて積極的に駆動させているため、コギングトルクの軽減を図ることができる。
【００７３】
なお、後側スプロケット３７には、ワンウェイクラッチ４０を設けているため、後輪３３Ｌ，３３Ｒの前進方向の回転によってクランク軸２５、チェーン２９、後側スプロケット３７及びペダル２７が回転することがない。
【００７４】
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施の形態例では、車輪とドリブンシャフトを嵌合することで一体に固定した例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば固定ピンや固定ネジ等でドリブンシャフトと車輪とを固定してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…電動アシスト自転車、  ２…フレーム本体、  ４…主フレーム、  ２５…クランク軸、  ２６Ａ，２６Ｂ…クランク、  ２７Ａ，２７Ｂ…ペダル、  ２８…前側スプロケット、  ２９…チェーン、  ３３Ｌ，３３Ｒ…後輪、  ３４Ｌ…第１のアクスルパイプ、  ３４Ｒ…第２のアクスルパイプ、  ３４ａ…連結部材、  ３４ｂ…筒孔、  ３６Ｌ…第１のドリブンシャフト（回転軸）、  ３６Ｒ…第２のドリブンシャフト（回転軸）、  ３７…後側スプロケット、  ３９…デファレンシャル機構（差動機構）、  ４１Ｌ…第１の電動機、  ４１Ｒ…第２の電動機、  ４５Ｌ…第１のロータ、  ４５Ｒ…第２のロータ、  ４６Ｌ，４６Ｒ…マグネット、  ４７Ｌ，４７Ｒ…バックヨーク、  ４８Ｌ…第１のステータ、  ４８Ｒ…第２のステータ、  ４８ａ…貫通孔、  ４９Ｌ，４９Ｒ…ステータコイル、  ５０Ｌ，５０Ｒ…鉄芯、  ５６…配線
【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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