(57)【要約】  モーターユニットは、モーター（８０３６）を収納するためのハウジング（８０３８）、モーター（８０３６）によってもたらされる駆動力を受けるためのモーターシャフト（８０３５）、トルクを検出するためのトルクセンサー機構（８０４４、８０４５）、および検出されたトルク量に応答してモーター（８０３６）に供給する電力を制御するためのコントローラを備える。アクチュエータは、トルクセンサー（８０４４、８０４５）をコントローラのセンサーに結合する。アクチュエータは、コントローラセンサーに相対的に移動するように構成され、これによりセンサーは検出されたトルクレベルを示す信号を発生する。コントローラは、モーター（８０３６）のハウジング（８０３８）内に収納される。モーターユニットは、第１のトルク伝達経路および第２のトルク伝達経路により外部からもたらされる駆動力を受けるための補助シャフトも有することができる。モーターユニットは、どのような装置をも駆動することができるが、外部からもたらされる駆動力が補助シャフトとともに回転するように固定されている装置の人力操作可能なペダルによって付与される自転車などのペダル駆動式装置で使用することができる。
2013517176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターユニットであって、
モーターを収納するためのハウジングと、
モーターがもたらす駆動力を受けるためのモーターシャフトと、
トルクを検出するためのトルクセンサー機構と、
前記モーターシャフトに伝えられるモーターがもたらす駆動力の量を変化させるためにトルクの検出された量に応じて前記モーターに供給される電力を制御するコントローラと、
前記トルクセンサーを前記コントローラのセンサーに結合するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータは、前記コントローラセンサーに相対的に移動するように構成され、これにより前記センサーは前記検出されたトルクレベルを示す信号を発生し、前記コントローラは、前記モーターの前記ハウジング内に収納されるモーターユニット。
【請求項２】
前記コントローラは、前記モーターハウジングの一端内に配置され、前記トルクセンサーは、前記モーターハウジングの対向端部に接続される請求項１に記載のモーターユニット。
【請求項３】
前記トルクセンサーを前記コントローラのセンサーに結合する前記アクチュエータは、前記モーターシャフトの中空ボア内に収容され、これにより、前記モーターハウジングの一方の端部にある前記トルクセンサーを前記モーターハウジングの別の端部にある前記コントローラに結合する請求項１または請求項２に記載のモーターユニット。
【請求項４】
外部からもたらされる駆動力を受けるための補助シャフトと、
前記外部からもたらされる駆動力を駆動機構に伝達するための第１のトルク伝達経路と、
前記モーターがもたらす駆動力を前記駆動機構に伝達するための第２のトルク伝達経路とをさらに備え、
第１の一方向駆動手段は、前記駆動機構が前記第２のトルク伝達経路を通じて前記モーターがもたらす駆動力によって駆動されているときに前記補助シャフトが惰性で回ることができるように前記補助シャフトと前記駆動機構との間の前記第１のトルク伝達経路内に設けられる請求項３に記載のモーターユニット。
【請求項５】
前記モーターシャフトは、前記補助シャフトが前記モーターシャフトの中空ボアを通じて自由に収容され、その回転軸が平行になるように前記補助シャフトの周りに同軸状に配置される請求項４に記載のモーターユニット。
【請求項６】
前記補助シャフトおよび前記モーターシャフトは、同じ回転軸を共有する請求項５に記載のモーターユニット。
【請求項７】
前記第１のトルク伝達経路は、外部からもたらされる駆動力を受けるための前記補助シャフトと前記第１の一方向駆動手段とを備え、前記第１の一方向駆動手段は、前記補助シャフトを前記駆動機構に機械的に結合し、これにより、前記第１の一方向駆動手段は、前記外部からもたらされる駆動力を前記駆動機構に伝達し、前記第１の一方向駆動手段は、前記駆動機構が前記モーターシャフトによって駆動されているときに前記補助シャフトが慣性で回ることを可能にする請求項４から６のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項８】
前記第１の一方向駆動手段は、フリーホイールデバイスを備える請求項７に記載のモーターユニット。
【請求項９】
前記第２のトルク伝達経路は、前記モーターシャフトと前記モーターシャフトを前記駆動機構に機械的に結合する歯車機構とを備え、前記歯車機構はある減速比を有し、前記モーターがもたらす駆動力を前記モーターシャフトから前記駆動機構に前記減速比で伝達するように動作する請求項４から８のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項１０】
前記歯車機構は、回転軸が前記モーターシャフトの前記回転軸に対して所定の量だけオフセットされている遊星歯車を有する遊星歯車機構を備える請求項９に記載のモーターユニット。
【請求項１１】
前記遊星歯車は、偏心輪上で回転可能に支持され、これにより、前記遊星歯車は、前記偏心輪が回転すると回転し、これにより前記遊星歯車の回転軸の位置は、前記遊星歯車が回転すると前記モーターシャフトの回転軸に相対的に変化して、前記遊星歯車の前記回転軸の前記可変位置が前記モーターシャフトの前記回転軸上に中心を持つ円を画定し、前記円は前記所定のオフセット量に等しい半径を有する請求項１０に記載のモーターユニット。
【請求項１２】
前記遊星歯車は、内側で回転するために中に前記遊星歯車が中に配置される内輪歯車より小さい直径を有し、前記内輪歯車は適所に固定され、前記モーターシャフトの前記回転軸と一致する中心軸を有し、前記遊星歯車は前記内輪歯車より少ない数の歯を有する請求項１１に記載のモーターユニット。
【請求項１３】
前記遊星歯車は、軸受によって前記偏心輪上に回転可能に支持される請求項１２に記載のモーターユニット。
【請求項１４】
前記遊星歯車機構の遊星歯車キャリアは、前記モーターがもたらす駆動力を前記駆動機構に伝達するように構成される請求項１２または請求項１３に記載のモーターユニット。
【請求項１５】
前記遊星歯車機構は、前記モーターシャフトの前記回転軸に対する前記遊星歯車の前記オフセットによって引き起こされる重量のアンバランスを解消するように構成されたカウンターバランス部材を備える請求項１０から１４のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項１６】
前記カウンターバランス部材は、前記遊星歯車が回転しているときに前記遊星歯車の釣り合いを取るために前記遊星歯車とともに回転するように配置された全体的に半円形の重み付け部材を含む請求項１５に記載のモーターユニット。
【請求項１７】
前記遊星歯車機構は、重み付けカンタータバランス部材を備えていないが、互いに半回転位相異なって配置されている第１および第２の同一の遊星歯車を備え、前記第１および第２の遊星歯車は回転で互いに釣り合いを取る請求項１０から１４のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項１８】
前記第１および第２の遊星歯車は、共通の単一の内輪歯車内で互いに半回転位相異なって回転するように配置される請求項１７に記載のモーターユニット。
【請求項１９】
前記第１および第２の遊星歯車のそれぞれは、各第１および第２の偏心輪上に支持可能に取り付けられる請求項１７に記載のモーターユニット。
【請求項２０】
前記遊星歯車キャリアは、それとともに回転するように前記駆動機構に取り付けられる請求項１４に記載のモーターユニット。
【請求項２１】
前記遊星歯車キャリアは、それとともに回転するように前記第１の一方向駆動手段の出力部材にも固定され、これにより、前記外部からもたらされる駆動力は前記第１のトルク伝達経路を介して、前記遊星歯車機構を通じて前記モーターシャフトに、さらには前記駆動機構に伝達される請求項２０に記載のモーターユニット。
【請求項２２】
前記歯車機構は、回転軸が前記モーターシャフトの前記回転軸に対して所定の量だけオフセットされている歯なし遊星歯車を有する歯なし遊星歯車機構を備え、前記歯なし遊星歯車機構の前記減速比は、それぞれの前記歯なし遊星歯車の直径と前記遊星歯車が回転のために配置されている歯なし内輪歯車の直径との間の関係によって画定され、前記歯なし遊星歯車は前記歯なし内輪歯車より小さい直径を有する請求項９に記載のモーターユニット。
【請求項２３】
前記歯なし遊星歯車は、偏心輪上で回転可能に支持され、これにより、前記歯なし遊星歯車は、前記偏心輪が回転すると回転し、これにより前記歯なし遊星歯車の回転軸の位置は、前記歯なし遊星歯車が回転すると前記モーターシャフトの回転軸に相対的に変化して、前記歯なし遊星歯車の前記回転軸の前記可変位置が前記モーターシャフトの前記回転軸上に中心を持つ円を画定し、前記円は前記所定のオフセット量に等しい半径を有する請求項２２に記載のモーターユニット。
【請求項２４】
前記歯なし内輪歯車は、適所に固定され、前記モーターシャフトの前記回転軸と一致する中心軸を有する請求項２３に記載のモーターユニット。
【請求項２５】
前記歯なし遊星歯車は、軸受によって前記偏心輪上に回転可能に支持される請求項２４に記載のモーターユニット。
【請求項２６】
前記歯なし遊星歯車機構の遊星歯車キャリアは、前記モーターがもたらす駆動力を前記駆動機構に伝達するように構成される請求項２４または請求項２５に記載のモーターユニット。
【請求項２７】
前記歯なし遊星歯車機構は、前記モーターシャフトの前記回転軸に対する前記歯なし遊星歯車の前記オフセットによって引き起こされる重量のアンバランスを解消するように構成されたカウンターバランス部材を備える請求項２２から２６のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項２８】
前記カウンターバランス部材は、前記歯なし遊星歯車が回転しているときに前記歯なし遊星歯車の釣り合いを取るために前記歯なし遊星歯車とともに回転するように配置された全体的に半円形の重み付け部材を含む請求項２７に記載のモーターユニット。
【請求項２９】
前記歯なし遊星歯車機構は、重み付けカンタータバランス部材を備えていないが、互いに半回転位相異なって配置されている第１および第２の同一の歯なし遊星歯車を備え、前記第１および第２の歯なし遊星歯車は回転で互いに釣り合いを取る請求項２２に記載のモーターユニット。
【請求項３０】
前記第１および第２の歯なし遊星歯車は、共通の単一の歯なし内輪歯車内で互いに半回転位相異なって回転するように配置される請求項２９に記載のモーターユニット。
【請求項３１】
前記第１および第２の歯なし遊星歯車のそれぞれは、各第１および第２の偏心輪上に支持可能に取り付けられる請求項２９または請求項３０に記載のモーターユニット。
【請求項３２】
前記遊星歯車キャリアは、それとともに回転するように前記駆動機構に取り付けられる請求項２６に記載のモーターユニット。
【請求項３３】
前記遊星歯車キャリアは、それとともに回転するように前記第１の一方向駆動手段の出力部材にも固定され、これにより、前記外部からもたらされる駆動力は前記第１のトルク伝達経路を介して、前記歯なし遊星歯車機構を通じて前記モーターシャフトに、さらには前記駆動機構に伝達される請求項３２に記載のモーターユニット。
【請求項３４】
前記歯なし遊星歯車は、前記偏心輪上に回転可能に支持され、その回転軸は、前記モーターシャフトの前記回転軸に対して所定の量だけオフセットされ、前記歯なし内輪歯車を加熱し、それを前記歯なし遊星歯車上に焼嵌めすることによって歯なし内輪歯車表面と係合するように前記歯なし内輪歯車内に配置される請求項２３に記載のモーターユニット。
【請求項３５】
前記第１および第２の歯なし遊星歯車は、その回転軸が前記モーターシャフトの前記回転軸に対して所定の量だけオフセットされている前記第１および第２の偏心輪上にそれぞれ回転可能に支持され、互いに半回転位相異なって回転するように共通の単一の歯なし内輪歯車内に配置され、前記歯なし内輪歯車を加熱し、それを前記第１および第２の歯なし遊星歯車上に焼嵌めすることによって歯なし内輪歯車表面と係合する請求項２９に記載のモーターユニット。
【請求項３６】
第２の一方向駆動手段は、前記駆動機構が前記第１のトルク伝達経路を通じて前記外部からもたらされる駆動力によって駆動されているときに前記モーターシャフトが回転を生じないように前記モーターシャフトと前記駆動機構との間の前記第２のトルク伝達経路内に設けられる請求項１から２０、２３から３２、３５または３６のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項３７】
前記第２の一方向駆動手段は、前記遊星歯車キャリア上に移動可能に配設され、前記駆動機構とともに回転するように固定されているラチェットホイールのラックと係合するように配置されている少なくとも１つのラチェット部材を備える請求項３６に記載のモーターユニット。
【請求項３８】
前記ラチェット部材の前記自由端が前記ラチェットホイールの前記ラック内の歯と係合するように、前記少なくとも１つのラチェット部材に、前記ラチェット部材の自由端を前記遊星歯車キャリアの表面から外向きに弾力的に付勢するための手段が付随する請求項３７に記載のモーターユニット。
【請求項３９】
前記モーターユニットは、ペダル駆動式装置の一部を含む請求項４から３８のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項４０】
前記モーターユニットは、ペダル駆動式装置に搭載されたバッテリパックから給電される電気モーターである請求項４から３９のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項４１】
前記トルクセンサーは、
前記モーターシャフトの回転軸の周りの回転のために取り付けられている第１の駆動部材と、
前記モーターシャフトの前記回転軸の周りの回転のために取り付けられている第２の被駆動部材と、
前記モーターシャフトの回転軸の周りの前記被駆動部材の回転方向の前記第２の被駆動部材に相対的な前記第１の駆動部材の移動を検出するための手段とを備え、
前記アクチュエータは、前記検出された移動を前記コントローラの前記センサーに伝えるための手段を備える請求項４から４０のいずれか１項に記載のモーターユニット。
【請求項４２】
請求項１から４１のいずれか１項に記載のモーターユニットを有する装置。
【請求項４３】
前記外部からもたらされる駆動力は、前記補助シャフトとともに回転するように固定されている前記装置の人力操作可能なペダルによって与えられる人力でもたらされる駆動力であり、前記補助シャフトはペダルスピンドルを備え、前記駆動機構は、スプロケットを備え、前記第１のトルク伝達経路は人力でもたらされる駆動力を前記スプロケットに伝達するように配置され、前記第２のトルク伝達経路はモーターがもたらす駆動力を前記スプロケットに伝達するように配置され、前記第１の一方向駆動手段は、前記スプロケットが前記第２のトルク伝達経路を通じて前記モーターがもたらす駆動力によって駆動されているときに前記ペダルスピンドルが惰性で回ることができるように前記ペダルスピンドルと前記スプロケットとの間の第１のトルク伝達経路内に設けられる請求項４から４１のいずれか１項に記載のモーターユニットを有するペダル駆動式装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサーを内蔵したモーターに関し、特に、人力（手動）で推進できるが、装置の前方推進も可能なモーターユニットを備えるペダル駆動式装置に使用するためのものであるが、これに限定されないモーターに関する。また、本発明は、特に、車両に積んだバッテリパックから給電される電気モーターを有する自転車などのペダル駆動式車輪付き装置または車両に関するが、しかしこれに限定されない装置または車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車などの人力推進可能な車輪付き車両または装置の一部が、特に傾斜地形、例えば丘を上る際に使用者が装置に動力を供給するのを補助するためのモーターユニットを備えることが知られているが、モーターユニットは、ときには、任意の地形で自転車に動力を供給するためにそれ自体で使用可能である。
【０００３】
また、電動アシスト自転車にインホイールモーターを使用することで、変速機を省くことができ、その結果得られる装置は製造するのが簡単でかつ単純なものとなることも知られている。インホイールモーターを使用するこのような既知の電動アシスト自転車については、一方の車輪のハブをインホイールモーターで単純に置き換えることで製造することができるが、一般的には従来通りにスプロケットとチェーンを通じて後輪をペダルで駆動する。このような配置構成では、自転車のチェーンを通じてモーターの駆動力を伝達する必要はない。したがって、ペダルの駆動力およびモーターの駆動力は、互いに全く別々に伝えられる。
【０００４】
この既知のインホイールモーターの配置構成の帰結の一つは、インホイール電動アシスト自転車に、変速、クラッチ操作、室内用固定式自転車として機能、またはモーターを使用した発電などの付加的機能を付けて開発することは実現可能でないということ、つまり、その機能の容易な拡張に対応していないということである。また、生産および組み立ての問題だけでなく、部品交換の問題も生じる。インホイールモーターが故障し、又はメンテナンスが必要になった場合、例えば、車輪を取り外す必要があり、したがって自転車の機能を使用できなくなる。ある種のモーターの故障もしくはメンテナンス条件の下では、インホイールモーターを収容する車輪を回転させることがもはや可能でなくなるため、人力によりペダルで動力を与えて自転車を推進させることすら可能でなくなる。
【０００５】
インホイールモーターを使用する既知の電動アシスト自転車に加えて、車輪駆動モーターを使用する少なくとも１つの他の種類の電動アシスト自転車がある。しかし、このタイプの電動アシスト自転車では、また、モーターの駆動力およびペダルの駆動力は互いに全く別々に伝えられる。このタイプの電動アシスト自転車は、電動アシスト自転車が車輪駆動モーターを使用して推進されているときに後輪変速機を使用して変速を実現することは容易にはできないという類似の欠点を有している。
【０００６】
前述のものは、自転車などの従来のハイブリッド電動アシストペダル駆動式装置において一般的に生じる問題の一部にすぎない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改善されたモーターユニットを実現することである。
本発明の別の目的は、電動アシスト自転車用の改善された電気モーターを実現することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、既知のモーターユニットに関連する１つまたは複数の問題をある程度軽減もしくは解消することである。
当業者であれば、以下の説明から本発明の他の目的を導き出すことであろう。したがって、前述の目的に関する説明は、網羅的ではなく、本発明の多くの目的のうちの一部を例示するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の主態様において、提供されるモーターユニットは、モーターを収納するためのハウジングと、モーターがもたらす駆動力を受けるためのモーターシャフトと、トルクを検出するためのトルクセンサー機構と、モーターシャフトに伝えられるモーターがもたらす駆動力の量を変化させるために検出されたトルク量に応じてモーターに供給される電力を制御するコントローラと、トルクセンサーをコントローラのセンサーに結合するアクチュエータとを備え、アクチュエータは、これによりセンサーコントローラに相対的に移動するように構成され、センサーは検出されたトルクレベルを示す信号を発生し、コントローラは、モーターのハウジング内に収納される。
【００１０】
好ましくは、コントローラはモーターハウジングの一方の端部に配置され、トルクセンサーはモーターハウジングの対向端部に接続される。
好ましくは、トルクセンサーをコントローラのセンサーに結合するアクチュエータは、モーターシャフトの中空ボア内に収容され、これにより、モーターハウジングの一方の端部のところにあるトルクセンサーをモーターハウジングの別の端部のところにあるコントローラに結合する。
【００１１】
好ましくは、モーターユニットは、外部からもたらされる駆動力を受けるための補助シャフトと、外部からもたらされる駆動力を駆動機構に伝達するための第１のトルク伝達経路と、モーターがもたらす駆動力を前記駆動機構に伝達するための第２のトルク伝達経路とをさらに備え、第１の一方向駆動手段は、駆動機構が第２のトルク伝達経路を通じてモーターがもたらす駆動力によって駆動されているときに補助シャフトが惰性で回ることができるように補助シャフトと駆動機構との間の第１のトルク伝達経路内に設けられる。外部からもたらされる駆動力は、別のモーターもしくは駆動力を前記補助シャフトに伝えるように結合されている他の好適な駆動手段によってもたらすことができる。
【００１２】
好ましくは、モーターシャフトは、補助シャフトがモーターシャフトの中空ボアを通じて自由に収容され、回転軸が平行になるように補助シャフトの周りに同軸状に配置される。補助シャフトおよびモーターシャフトは、同じ回転軸を共有することができる。
【００１３】
好ましくは、第１のトルク伝達経路は、外部からもたらされる駆動力を受けるための補助シャフトと第１の一方向駆動手段とを備え、第１の一方向駆動手段は、補助シャフトを駆動機構に機械的に結合し、これにより、第１の一方向駆動手段は、外部からもたらされる駆動力を駆動機構に伝達し、第１の一方向駆動手段は、駆動機構がモーターシャフトによって駆動されているときに補助シャフトが慣性で回ることを可能にする。第１の一方向駆動手段は、フリーホイールデバイスを備えることができる。
【００１４】
好ましくは、第２のトルク伝達経路は、モーターシャフトとモーターシャフトを駆動機構に機械的に結合する歯車機構とを備え、歯車機構はある減速比を有し、モーターがもたらす駆動力をモーターシャフトから駆動機構に前記減速比で伝達するように動作する。
【００１５】
好ましくは、歯車機構は、回転軸がモーターシャフトの回転軸に対して所定の量だけオフセットされている遊星歯車を有する遊星歯車機構を備える。遊星歯車は、偏心輪上で回転可能に支持されうるものであり、これにより、遊星歯車は、偏心輪が回転すると回転し、これにより遊星歯車の回転軸の位置は、遊星歯車が回転するとモーターシャフトの回転軸に相対的に変化して、遊星歯車の回転軸の可変位置がモーターシャフトの回転軸上に中心を持つ円を画定し、前記円は所定のオフセット量に等しい半径を有する。さらに、遊星歯車は、内側で回転するために遊星歯車が中に配置される内輪歯車より小さい直径を有するものとしてよく、内輪歯車は適所に固定され、モーターシャフトの回転軸と一致する中心軸を有し、遊星歯車は内輪歯車より少ない数の歯を有する。遊星歯車は、軸受によって偏心輪上に回転可能に支持されうる。
【００１６】
好ましくは、遊星歯車機構の遊星歯車キャリアは、モーターがもたらす駆動力を駆動機構に伝達するように構成される。遊星歯車機構は、モーターシャフトの回転軸に対する遊星歯車のオフセットによって引き起こされる重量のアンバランスを解消するように構成されたカウンターバランス部材を備えることができる。カウンターバランス部材は、遊星歯車が回転しているときに遊星歯車の釣り合いを取るために遊星歯車とともに回転するように配置された全体的に半円形の重み付け部材を含むことができる。
【００１７】
あるいは、遊星歯車機構は、重み付けカンタータバランス部材を備えていないが、互いに半回転位相外れで配置されている第１および第２の同一の遊星歯車を備え、前記第１および第２の遊星歯車は回転で互いに釣り合いを取る。第１および第２の遊星歯車は、共通の単一の内輪歯車内で互いに半回転位相外れで回転するように配置されうる。第１および第２の遊星歯車のそれぞれは、各第１および第２の偏心輪上に支持可能に取り付けられうる。
【００１８】
好ましくは、遊星歯車キャリアはそれとともに回転するように駆動機構に取り付けられている。遊星歯車キャリアは、それとともに回転するように第１の一方向駆動手段の出力部材に取り付けることもでき、これにより、外部からもたらされる駆動力は第１のトルク伝達経路を介して、遊星歯車機構を通じてモーターシャフトに、さらには駆動機構に伝達される。
【００１９】
あるいは、歯車機構は、歯なし遊星歯車を有する歯なし遊星歯車機構を備え、その回転軸はモーターシャフトの回転軸に対して所定の量だけオフセットされ、歯なし遊星歯車機構の減速比は、歯なし遊星歯車の直径と遊星歯車が回転のために配置されている歯なし内輪歯車の直径との間の関係によって画定され、歯なし遊星歯車は歯なし内輪歯車より小さい直径を有する。歯なし遊星歯車は、偏心輪上で回転可能に支持されうるものであり、これにより歯なし遊星歯車は、偏心輪が回転すると回転し、これにより歯なし遊星歯車の回転軸の位置は、歯なし遊星歯車が回転するとモーターシャフトの回転軸に相対的に変化して、歯なし遊星歯車の回転軸の可変位置がモーターシャフトの回転軸上に中心を持つ円を画定し、前記円は所定のオフセット量に等しい半径を有する。歯なし内輪歯車は、適所に固定されるものとしてよく、モーターシャフトの回転軸と一致する中心軸を有する。歯なし遊星歯車は、軸受によって偏心輪上に回転可能に支持されうる。
【００２０】
好ましくは、歯なし遊星歯車機構の遊星歯車キャリアは、モーターがもたらす駆動力を駆動機構に伝達するように構成される。
好ましくは、歯なし遊星歯車機構は、モーターシャフトの回転軸に対する歯なし遊星歯車のオフセットによって引き起こされる重量のアンバランスを解消するように構成されたカウンターバランス部材を備える。カウンターバランス部材は、歯なし遊星歯車が回転しているときに歯なし遊星歯車の釣り合いを取るために歯なし遊星歯車とともに回転するように配置された全体的に半円形の重み付け部材を含むことができる。
【００２１】
あるいは、歯なし遊星歯車機構は、重み付けカンタータバランス部材を備えていないが、互いに半回転位相外れで配置されている第１および第２の同一の歯なし遊星歯車を備え、前記第１および第２の歯なし遊星歯車は回転で互いに釣り合いを取る。第１および第２の歯なし遊星歯車は、共通の単一の歯なし内輪歯車内で互いに半回転位相外れで回転するように配置されうる。第１および第２の歯なし遊星歯車のそれぞれは、各第１および第２の偏心輪上に支持可能に取り付けられうる。
【００２２】
好ましくは、遊星歯車キャリアはそれとともに回転するように駆動機構に取り付けられている。遊星歯車キャリアは、それとともに回転するように第１の一方向駆動手段の出力部材に取り付けることもでき、これにより、外部からもたらされる駆動力は第１のトルク伝達経路を介して、歯なし遊星歯車機構を通じてモーターシャフトに、さらには駆動機構に伝達される。
【００２３】
好ましくは、歯なし遊星歯車は、偏心輪上に回転可能に支持され、その回転軸はモーターシャフトの回転軸に対して所定の量だけオフセットされ、歯なし内輪歯車内に配置され、歯なし内輪歯車を加熱し、それを歯なし遊星歯車上に焼嵌めすることによって歯なし内輪歯車表面と係合する。第１および第２の歯なし遊星歯車は、第１および第２の偏心輪上にそれぞれ回転可能に支持されるものとしてよく、その回転軸はモーターシャフトの回転軸に対して所定の量だけオフセットされ、互いに半回転位相を異にして回転するように共通の単一の歯なし内輪歯車内に配置され、歯なし内輪歯車を加熱し、それを第１および第２の歯なし遊星歯車上に焼嵌めすることによって歯なし内輪歯車表面と係合する。
【００２４】
好ましくは、第２の一方向駆動手段は、駆動機構が第１のトルク伝達経路を通じて外部からもたらされる駆動力によって駆動されているときにモーターシャフトが回転を生じないようにモーターシャフトと駆動機構との間の第２のトルク伝達経路内に設けられる。第２の一方向駆動手段は、遊星歯車キャリア上に移動可能に配設され、駆動機構とともに回転するように固定されているラチェットホイールのラックと係合するように配置されている少なくとも１つのラチェット部材を備えることができる。少なくとも１つのラチェット部材には、前記ラチェット部材の自由端を遊星歯車キャリアの表面から外向きに、ラチェット部材の前記自由端がラチェットホイールのラック内の歯と係合するように弾力的に付勢するための手段が付随していてもよい。
【００２５】
好ましくは、トルクセンサーは、モーターシャフトの回転軸の周りの回転のために取り付けられている第１の駆動部材と、モーターシャフトの前記回転軸の周りの回転のために取り付けられている第２の被駆動部材と、前記モーターシャフトの回転軸の周りの前記被駆動部材の回転方向の前記第２の被駆動部材に相対的な前記第１の駆動部材の移動を検出するための手段とを備え、アクチュエータは、前記検出された移動をコントローラのセンサーに伝えるための手段を備える。
【００２６】
本発明の別の態様では、モーターユニットは、ペダル駆動式装置の一部を備える。
本発明の別の態様では、モーターユニットは、ペダル駆動式装置に搭載されたバッテリパックから電力の供給を受ける電気モーターである。
【００２７】
本発明の第２の主態様において、第１の主態様によるモーターユニットを有するペダル駆動式装置が実現され、前記外部からもたらされる駆動力は、補助シャフトとともに回転するように固定されている前記装置の人力操作可能なペダルによって与えられる人力でもたらされる駆動力であり、前記補助シャフトはペダルスピンドルを備え、前記駆動機構は、スプロケットを備え、前記第１のトルク伝達経路は人力でもたらされる駆動力を前記スプロケットに伝達するように配置され、前記第２のトルク伝達経路はモーターがもたらす駆動力を前記スプロケットに伝達するように配置され、第１の一方向駆動手段は、スプロケットが第２のトルク伝達経路を通じてモーターがもたらす駆動力によって駆動されているときにペダルスピンドルが惰性で回ることができるようにペダルスピンドルとスプロケットとの間の第１のトルク伝達経路内に設けられる。
【００２８】
本発明の別の態様において、前記態様によるモーターユニットを有するペダル駆動式装置が実現され、前記外部からもたらされる駆動力は、補助シャフトとともに回転するように固定されている前記装置の人力操作可能なペダルによって与えられる人力でもたらされる駆動力であり、前記補助シャフトはペダルスピンドルを備え、前記駆動機構は、スプロケットを備え、前記第１のトルク伝達経路は人力でもたらされる駆動力を前記スプロケットに伝達するように配置され、前記第２のトルク伝達経路はモーターがもたらす駆動力を前記スプロケットに伝達するように配置され、第１の一方向駆動手段は、スプロケットが第２のトルク伝達経路を通じてモーターがもたらす駆動力によって駆動されているときにペダルスピンドルが惰性で回ることができるようにペダルスピンドルとスプロケットとの間の第１のトルク伝達経路内に設けられる。
【００２９】
本発明の別の態様では、提供されるペダル駆動式装置は、人力でもたらされる駆動力を受けるためのペダルスピンドルとともに回転するように固定された人力操作可能なペダルと、モーターがもたらす駆動力を受けるためのシャフトを有するモーターと、人力でもたらされる駆動力をペダル駆動式装置のスプロケットに伝達するための第１のトルク伝達経路と、モーターがもたらす駆動力をペダル駆動式装置の前記スプロケットに伝達するための第２のトルク伝達経路とをさらに備え、第１の一方向駆動手段は、スプロケットが第２のトルク伝達経路を通じてモーターがもたらす駆動力によって駆動されているときにペダルスピンドルが惰性で回ることができるようにペダルスピンドルとスプロケットとの間の第１のトルク伝達経路内に設けられる。
【００３０】
本発明の別の態様では、ペダル駆動式装置のための提供されるモーターは、モーターがもたらす駆動力を受けるためのシャフトと、モーターシャフトをペダル駆動式装置のスプロケットに機械的に結合する歯車機構とを備え、歯車機構はある減速比を有し、モーターがもたらす駆動力をモーターシャフトからスプロケットに前記減速比で伝達するように動作し、モーターは、ペダルスピンドルがモーターシャフトの中空ボアを通じて自由に収容され、回転軸が平行になるようにペダル駆動式装置のペダルスピンドルの周りに同軸状に配置される。
【００３１】
本発明の別の態様では、ペダル駆動式装置のための提供されるスプロケットアセンブリは、スプロケットと、スプロケットをペダル駆動式ペダルスピンドルに機械的に結合するための第１の手段と、スプロケットをモーターの出力シャフトに機械的に結合するための第２の手段とを備え、第１の機械的結合手段は、ペダルスピンドルとスプロケットとを結合する第１の一方向駆動手段を備え、第１の一方向駆動手段はペダル駆動式装置のペダルに印加される人力でもたらされる駆動力をスプロケットに伝達してスプロケットを回転させ、スプロケットがモーター出力シャフトによって駆動されているときにペダルスピンドルが慣性で回ることを可能にする。
【００３２】
本発明の別の態様では、提供されるペダル駆動式装置は、ペダルスピンドルの回転軸の周りの回転のために取り付けられている第１の部材と、ペダルスピンドルの前記回転軸の周りの回転のために取り付けられている駆動スプロケットと、前記ペダルスピンドルの回転軸の周りの前記駆動スプロケットの回転方向の前記駆動スプロケットに相対的な前記第１の駆動部材の移動を検出するための手段と、前記ペダル駆動式装置上の別のコンポーネントのために前記検出された移動を制御入力に変換するための手段とを備える。ペダル駆動式装置は、自転車を含むが、本発明は、例えば水上自転車などの他のペダル駆動式装置にも応用可能である。制御入力は、電気制御入力、電子制御入力、または機械制御入力のうちのどれかを含むものとしてよい。
【００３３】
本発明の別の態様では、ペダル駆動式装置上のコンポーネントのための制御入力を発生するための制御システムが実現され、前記制御システムは、ペダルスピンドルの回転軸の周りの回転のために取り付けられている第１の部材と、前記ペダルスピンドルの回転軸の周りの駆動スプロケットの回転方向の前記駆動スプロケットに相対的な前記第１の駆動部材の移動を検出するための手段と、前記ペダル駆動式装置上の前記別のコンポーネントのために前記検出された移動を制御入力に変換するための手段とを備える。
【００３４】
本発明の別の態様では、ペダル駆動式装置のための駆動スプロケットアセンブリが実現され、前記駆動スプロケットアセンブリはペダルスピンドルの回転軸の周りで回転可能な第１の部材と、ペダルスピンドルの回転軸の回りに回転可能である駆動スプロケットであって、前記第１の部材に緩く結合され、前記駆動スプロケットの回転方向にそれに相対的な限定された量だけ移動可能である駆動スプロケットと、前記駆動スプロケットの前記回転方向の前記駆動スプロケットに相対的な前記第１の駆動部材の移動を検出するための機構とを備える。
【００３５】
本発明の前記および他の特徴は、添付図面と併せて例としてのみ取りあげられている好ましい実施形態の以下の説明から明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるペダル駆動式装置に対するモーターおよびスプロケットアセンブリの第１の実施形態の概略構造図である。
【図２】図１の直線Ａ−Ａにそって切り取った断面図である。
【図３】図１の直線Ｂ−Ｂにそって切り取った拡大断面図である。
【図４】図１の実施形態の分解斜視図である。
【図５】本発明によるペダル駆動式装置に対するモーターおよびスプロケットアセンブリの第２の実施形態の概略構造図である。
【図６】本発明によるペダル駆動式装置に対するモーターおよびスプロケットアセンブリの第３の実施形態の分解斜視図である。
【図７】本発明によるペダル駆動式装置に対するモーターおよびスプロケットアセンブリの第４の実施形態の概略構造図である。
【図８】図７の直線Ａ−Ａにそって切り取った断面図である。
【図９】図７の実施形態の分解斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態のどれかによるモーターおよびスプロケットアセンブリを有するペダル駆動式装置の略図である。
【図１１】本発明の一実施形態による駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。
【図１２】図１１の駆動スプロケットアセンブリの正面図である。
【図１３】図１２の直線Ａ−Ａにそった側断面図である。
【図１４】図１２の直線Ｂ−Ｂにそった側断面図である。
【図１５】図１１のスプロケットアセンブリの板部材とスプロケット取付部材の拡大部分断面図である。
【図１６】制御信号装置の一実施形態を備えるモーターユニットと組み合わせた図１１のスプロケットアセンブリの側面図である。
【図１７】図１６に示されている制御信号装置の拡大図である。
【図１８】制御信号装置の別の実施形態を備えるモーターユニットと組み合わせた図１１のスプロケットアセンブリの上面図である。
【図１９】図１８に示されている制御信号装置の拡大図である。
【図２０】本発明の別の実施形態による駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。
【図２１】図２０の駆動スプロケットアセンブリの正面図である。
【図２２】図７の制御信号装置を備えるモーターユニットと組み合わせた図２０のスプロケットアセンブリの側断面図である。
【図２３】図２０のスプロケットアセンブリを備える本発明による自転車の後部の側面図である。
【図２４】図２３の自転車の後部の上面図である。
【図２５】本発明による歯車調整機構を備える自転車の後輪アセンブリの分解斜視図である。
【図２６】図２５の自転車の後部の側面図である。
【図２７】図２５の自転車の後部の上面図である。
【図２８】本発明の別の態様による自転車の後部の部分断面上面図である。
【図２９】本発明の別の実施形態による駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。
【図３０】図２９のスプロケットアセンブリの正面図である。
【図３１】図２９のスプロケットアセンブリの後面図である。
【図３２】図２９の直線Ｂ−Ｂにそった側断面図である。
【図３３】図２９の直線Ｃ−Ｃにそった側断面図である。
【図３４】図３１の直線Ｅ−Ｅにそった拡大側断面図である。
【図３５】図３１の直線Ｄ−Ｄにそった拡大側断面図である。
【図３６】本発明の実施形態のどれかによるスプロケットアセンブリ、制御信号装置、および歯車調整機構を有するペダル駆動式装置の略図である。
【図３７】図３８の直線Ｂ−Ｂにそった本発明の別の実施形態による駆動スプロケットアセンブリの側断面図である。
【図３８】図３７のスプロケットアセンブリの正面図である。
【図３９】図３７および３８のスプロケットアセンブリの板部材とスプロケット取付部材の拡大部分断面図である。
【図４０】図３７から３９の駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。
【図４１】本発明の別の実施形態によるモーターおよび駆動スプロケットアセンブリの側断面図である。
【図４２】図４１のモーターおよび駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。
【図４３】チェーン伝動装置の代わりにベルトプーリーを使用する図４１のモーターおよび駆動スプロケットアセンブリの側断面図である。
【図４４】図４１および４３のモーターおよび駆動スプロケットアセンブリにおいて使用するための代替的なスライドブロック駆動シャフトカップラーの正面図である。
【図４５】図４４の代替的なスライドブロック駆動シャフトカップラーの分解斜視図である。
【図４６】図４１および４３のモーターおよび駆動スプロケットアセンブリにおいて使用するための別の代替的なスライドブロック駆動シャフトカップラーの正面図である。
【図４７】図４６の代替的なスライドブロック駆動シャフトカップラーの分解斜視図である。
【図４８】図４１および４３のモーターおよび駆動スプロケットアセンブリにおいて使用するための、ただし、転がり軸受の代わりにブッシングを使用する、別の代替的なスライドブロック駆動シャフトカップラーの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明は、主に、原動機付き自転車に関するものであるが、本発明は、人力入力を供給するペダルと機械力入力を供給するモーターとを有するハイブリッド装置に適用可能である。原動機付き自転車は、車両に動力を供給するか、またはペダルこぎを補助するために使用される付属モーターを備える自転車である。ときには自動車、またはあるクラスのハイブリッド車として分類される、原動機付き自転車は、異なる種類のエンジンを動力源とすることができる。原動機付き自転車は、必要ならばペダルだけを動力源とすることができるという点で二輪車と区別される。ペダルの実際の使用は、車両の種類により大きく異なる。乗り手がペダルをこがないことを選択した場合にモーターだけで推進できるものもある。パワーアシストバイクとして知られているものは、特に上り坂で、少しの外部動力を与えるために使用されるモーターとともに、ペダルを主要推進形態として有する。多くの原動機付き自転車は、標準的な自転車フレーム設計および技術をベースとする。
【００３８】
並列ハイブリッド原動機付き自転車では、人とモーターの入力は、底部取付用金具、後輪、または前輪のいずれかに機械的に結合されるが、（機械的な）直列ハイブリッド自転車では、人とモーターの入力は、差動伝動装置を通じて結合される。（電子）直列ハイブリッド自転車では、人力は電気に変換されて、モーターに直接供給され、ほとんどの追加の電気はバッテリから供給される。
【００３９】
「ペデレック」は、トルクセンサーおよび／または速度センサーおよび／または比例するアシストレベルを送出し乗り手がペダルをこぐときにのみ動作するパワーコントローラを組み込んだ電動アシスト自転車を一般的に指す、ヨーロッパで使用されている用語である。
【００４０】
本発明は、モーターユニットとペダルの両方を有するが、モーターがスプロケットアセンブリのごく近くに配置されている、好ましくはモーターがモーターの中空シャフト内にペダルスピンドルを収容するようにペダルスピンドルと同軸に配置される、上記の形態の自転車のすべてに適用可能である。
【００４１】
以下の説明では、「スプロケット」または「駆動スプロケット」という用語は、駆動力を別の回転コンポーネントに伝達することができる、限定はしないが、駆動チェーンと係合するための歯付きスプロケット、駆動ベルトと係合するためのベルトプーリー、または他の大歯車または歯車列と係合するための歯車を含む、回転コンポーネントを意味すると解釈すべきであることが理解されるであろう。
【００４２】
以下の説明では、ペダル駆動式装置の一例として自転車を参照するが、本発明は、自転車に限定されず、以下の説明は三輪車、水上自転車（ペダルボート）、または同様のものなどの他の種類のペダル駆動式装置、またはモーターユニットによって駆動される他のデバイスもしくは器具にも等しく適用可能である。
【００４３】
図１から４を参照すると、本発明によるモーターおよびスプロケットアセンブリの第１の実施形態が示されている。前記モーターおよびスプロケットアセンブリを有する自転車は、人力でもたらされる駆動力を受けるためのペダルスピンドル１を備える補助シャフトとともに回転するように固定されている人力操作可能なペダル１０およびモーターがもたらす駆動力を受けるためのシャフト４を有するモーター５の形態の外部からもたらされる駆動力を付与するための手段を備える。第１のトルク伝達経路は、人力でもたらされる駆動力をペダル駆動式装置のスプロケット１６を備える駆動機構に伝達するために設けられ、第２のトルク伝達経路は、モーターがもたらす駆動力をペダル駆動式装置の前記スプロケット１６に伝達するために設けられている。第１の一方向駆動手段１３は、スプロケットが第２のトルク伝達経路を通じてモーターがもたらす駆動力によって駆動されているときにペダルスピンドル１が惰性で回ることができるようにペダルスピンドル１とスプロケット１６との間の第１のトルク伝達経路内に設けられる。
【００４４】
この配置構成の利点は、フリーホイールスプロケットを自転車の後輪に設ける必要がないという点にある。これは、第１の一方向駆動手段１３が、モーター駆動装置が動作しているときにペダルスピンドル１が慣性で回ることを可能にすることに加えてこの機能を備えるからである。
【００４５】
第１のトルク伝達経路は、人力操作可能なペダル１０、ペダル１０が一緒に回転するように固定されているペダルスピンドル１、および第１の一方向駆動手段１３を備える。第１の一方向駆動手段１３は、ペダルスピンドル１をスプロケット１６に機械的に結合し、第１の一方向駆動手段１３は、ペダル１０に印加される人力でもたらされる駆動力をスプロケット１６に伝達し、これによりスプロケットを回転させる。第１の一方向駆動手段１３は、スプロケット１６がモーターシャフト４によって駆動されているときにペダルスピンドル１が慣性で回ることも可能にする。第１の一方向駆動手段１３は、オーバーランニングベアリングまたはオーバーランニングクラッチなどのフリーホイールデバイス、または一方向駆動手段の出力部材を通して駆動力を印加することを可能にするが、入力部材が前記第１の一方向駆動手段１３を通じて駆動力が伝達されないときに慣性で回るのに適しているデバイスを備えることができる。
【００４６】
第２のトルク伝達経路は、モーターシャフト４とモーターシャフト４をスプロケット１６に機械的に結合するケーシング７内に収納されている歯車機構とを備える。歯車機構はある減速比を有し、モーターがもたらす駆動力をモーターシャフト４からスプロケット１６に前記減速比で伝達するように動作する。歯車機構は、回転軸がモーターシャフト４の回転軸に対して所定の量だけオフセットされている遊星歯車２０を有する遊星歯車機構を備えることができる。
【００４７】
これにより、高速モーターを使用することが可能になり、これにより歯車機構は好適な減速比をモーターの出力シャフトに適用し、（相対的に言って、モーターシャフトの回転速度と比較したとき）スプロケットを高トルクおよび低速で回転させる。
【００４８】
図１から４により明示的に示されているように、モーターおよびスプロケットアセンブリは、モーター５、軸受３および６によって支持されているモーターの回転子の中空シャフト４、モーター５の一端にある端部カバー、つまり、遊星歯車機構のケーシング７、遊星歯車機構のケーシング７内に固定されている内歯車環８、モーター５の中空シャフト４の周りに固定された偏心輪２２、および中空シャフト４とトルクを伝達するための偏心輪２２との間に配設されている平キー２３を備える。遊星歯車２０は、偏心輪２２とともに回転するように、軸受２１を使って偏心輪２２の外周に嵌合され、内歯車環８の歯と係合する。４つの丸穴１９が、遊星歯車２０の側面に設けられている。遊星歯車キャリア１１は、軸受９を使ってケーシング７内で支持され、遊星歯車２０に面する側面上で４本のピン１７を備える。ブッシング１８は、ピン１７の周りに設けられ、遊星歯車２０の側面上の４つの丸穴１９内に挿入される。４本のピン１７と、遊星歯車１１上の４つの丸穴１９内に挿入されるブッシング１８の機能は、遊星歯車２０が回転するときに遊星歯車２０からの駆動力を遊星歯車キャリア１１に伝達することである。ブッシング１８は、遊星歯車２０の回転に適応するようにピン１７の周りを回転する。これらの穴は、モーターシャフト４の回転軸に対する遊星歯車２０の偏心移動に適応するようにピン１７の直径より大きい直径を有する。
【００４９】
遊星歯車２０から遊星歯車キャリア１１へのモーター駆動力の伝達をもたらすために、ラチェットシートを遊星歯車キャリア１１の外側に配置し、ラチェット１５をラチェットシート上に移動可能に配設し、スプロケット１６に固定されているラチェットホイール１２の内面と係合させる。ペダルの中央スピンドル１は、モーター５の中空シャフト４内に自在に配設され、モーターシャフト４と同軸に取り付けられる。ペダルの中央スピンドル１は、軸受２および１４を使ってそれぞれモーターの中空シャフト４および遊星歯車キャリア１１内に支持される。ペダルのクランク１０は、ペダルの中央スピンドル１の端部に配設される。アセンブリのスプロケット側にあるペダルのクランク１０には、前記ペダルのクランク１０上に固定されている一方向フリーホイール１３を備える第１の一方向駆動手段が付随する。ラチェットホイール１２の側面は、一方向フリーホイール１３のフランジ上に固定され、スプロケット１６は、ラチェットホイール１２の他方の側面に固定される。
【００５０】
この実施形態の動作において、ペダルをこいでいるときに、ペダルのクランク１０が一方向フリーホイール１３を通じてラチェットホイール１２を回転させ、これにより、ラチェットホイール１２上に固定されているスプロケット１６が同時に回転し、自転車は推進されてスプロケット１６のチェーン伝動装置（図示せず）を通じて前進する。
【００５１】
ラチェット部材１５およびラチェットホイール１２を備える第２の一方向駆動手段は、スプロケット１６が第１のトルク伝達経路を通じて人力でもたらされる駆動力によって駆動されているときにモーターシャフト４が回転を生じないようにモーターシャフト４とスプロケット１６との間の第２のトルク伝達経路内に設けられる。遊星歯車キャリア１１上に移動可能に配設されているラチェット部材１５は、ラチェットホイール１２のラックと係合する。ラチェット部材１５には、前記ラチェット部材１５の自由端を遊星歯車キャリア１１の表面から外向きに、ラチェット部材１５の前記自由端がラチェットホイール１２のラック内の歯と係合するように弾力的に付勢するための手段が付随しているものとしてよい。
【００５２】
第２の一方向駆動手段１２、１５の一方向伝達機能があるため、ペダル１０によってラチェットホイール１２が回転しても、遊星歯車キャリア１１またはモーターシャフト４が回転するように駆動されることはない。モーター駆動時に、モーターの中空シャフト４は、遊星歯車機構の偏心輪２２を回転させ、次いで、偏心輪２２は、遊星歯車２０をモーターの軸の周りに回転させる。回転中の任意の時点における偏心輪２２の角度位置に応じて、遊星歯車２０の歯は、内歯車環１８の対応する歯と係合し、モーターの軸に対して遊星歯車２０を回転させ、この回転は遊星歯車キャリア１１によって出力される。遊星歯車キャリア１１は、ラチェットシート上に配設されているラチェット１５を使ってラチェットホイール１２を回転させ、次いで、ラチェットホイール１２は、ラチェットホイール１２と一緒に固定されているスプロケット１６を回転させ、自転車を推進してチェーンにより前進させる。このときに、第１の一方向伝達手段（つまり、一方向フリーホイール１３）の一方向伝達機能があるため、スプロケット１６が回転しても、ペダルのクランク１０またはペダルのスピンドル１は回転しない。
【００５３】
この実施形態では、モーターは、ペダルスピンドル１がモーターシャフトの中空ボアを通じて自由に収容され、回転軸が平行、好ましくは同軸になる、つまり、ペダルスピンドル１およびモーターシャフト４が同じ回転軸を共有するように、ペダル駆動式装置のペダルスピンドルの周りに同軸状に配置される。
【００５４】
この配置構成の結果、モーター５はペダルスピンドルおよびスプロケットアセンブリときれいにコンパクトに組み込まれる。
またこの実施形態では、遊星歯車２０は、偏心輪２２上で回転可能に支持され、これにより、遊星歯車２０は、偏心輪２２が回転すると回転し、これにより遊星歯車２０の回転軸の位置は、遊星歯車２０が回転するとモーターシャフト４の回転軸に相対的に変化して、遊星歯車２０の回転軸の可変位置がモーターシャフト１の回転軸上に中心を持つ円を画定し、前記円は所定のオフセット量に等しい半径を有する。遊星歯車２０は内輪歯車８より小さい直径を有し、内輪歯車８は、モーターシャフト４の回転軸と一致する中心軸を有する。遊星歯車２０は内輪歯車８より少ない歯数を有する。
【００５５】
遊星歯車２０は、遊星歯車２０の外側歯付き表面が任意の時点において内輪歯車８の少ない歯とのみかみ合うように内輪歯車８の内側歯付き表面の周りを回転する。
遊星歯車機構の遊星歯車キャリア１１は、モーターがもたらす駆動力をスプロケット１６に伝達し、そうする際に、モーター駆動力をスプロケット１６に機械的に伝達する正確で効率的な方法を提供する。
【００５６】
遊星歯車機構は、モーターシャフト４の回転軸に対する遊星歯車２０のオフセットによって引き起こされる重量のアンバランスを解消するように構成されたカウンターバランス部材２４を備える。カウンターバランス部材２４は、遊星歯車が回転しているときに遊星歯車の釣り合いを取るために遊星歯車２０とともに回転するように配置された全体的に半円形の重み付け部材を含む。
【００５７】
モーター５は、ペダル駆動式装置に搭載されたバッテリパックから電力の供給を受ける電気モーターを備える。
図５は、本発明によるモーターおよびスプロケットアセンブリの第２の実施形態を示している。この実施形態の説明では、図１から４で使用されているのと同様の番号を使用して類似の部品を示すが、それらの部品の違いについては以下で説明する。
【００５８】
この実施形態では、第２の一方向駆動または伝達手段（つまり、ラチェットホイール１２およびラチェット１５）は省かれており、したがって、遊星歯車機構の遊星歯車キャリア１１’は一緒に回転するようにスプロケット１６に固定結合されている。遊星歯車２０およびスプロケット１６は、第１の一方向駆動／伝達手段の一方向フリーホイール１３（の出力部材）と直接的に、また固定される形で連結される。そのようなものとして、遊星歯車キャリア１１’は、図１から４の第１の実施形態におけるその構成と比較して、方向フリーホイール１３と直接的、また固定される形で連結することが可能なように修正される。この実施形態では、遊星歯車キャリア１１’をフリーホイール１３に直接結合することで、自転車の機能を変えることができる。この実施形態では、モーター５は、自転車のペダルこぎまたは前進運動、つまり、例えば、自転車が慣性で傾斜を下ることによって駆動される発電デバイスとして機能しうる。
【００５９】
この実施形態の動作において、ペダルをこいでいるときに、ペダルのクランク１０が一方向フリーホイール１３を通じて遊星歯車キャリア１１’およびスプロケット１６を同時に回転させ、次いで、自転車が推進されチェーン伝動装置を通じて前進する。このときに、遊星歯車キャリア１１’は、スプロケット１６とともに回転するので、遊星歯車２０および偏心輪２２を回転させ、次いで、モーター５の中空シャフト４を回転させる。この状況の下で、乗り手が自転車を使用して運動するためにペダルに加える負荷を高めることを意図しているか、またはモーターを下り坂のときに自転車を減速するためのブレーキとして機能させるために使用するか、またはモーターをライト用の、もしくはモーターのバッテリパックを充電するための電力を発生するために使用することを意図している場合、乗り手は、例えば、自転車のハンドルバーに取り付けられているスイッチを制御してモーター５を発電デバイスに転換するようにコントローラの回路を切り替えることができ、これにより発生する電力は負荷によって、または電池を充電するために使用されうる。通常の乗り方では、コントローラは、通常乗車状態に切り替えることができるので、ペダルには追加の負荷がかからない。モーター駆動時に、モーター５の中空シャフト４は、遊星歯車機構の偏心輪２２を回転させ、次いで、遊星歯車２０をモーターの軸の周りに回転させる。その結果、スプロケット１６を回転させる遊星歯車キャリア１１’によってトルクが出力され、次いで、自転車が推進されてチェーン伝動装置を通じて前進する。このときに、一方向フリーホイール１３の一方向伝達機能により、スプロケットが回転しても、ペダルのクランク１０は回転しない、つまり、ペダルのクランクおよびペダルのスピンドルが慣性で回ることができる。
【００６０】
この例では、自転車は、前進時に、モーターを駆動してチェーン伝動装置から伝達する動力の伝達を通じて発電することができるが、後輪ハブには、一方向駆動／伝達機能を有する一方向フリーホイールは設けられていない。
【００６１】
図６は、本発明によるモーターおよびスプロケットアセンブリの第２の実施形態を示している。この実施形態の説明では、図１から５で使用されているのと同様の番号を使用して類似の部品を示すが、それらの部品の違いについては以下で説明する。
【００６２】
この実施形態では、遊星歯車機構は、重み付けカンタータバランス部材を備えていないが、互いに半回転位相外れで配置されている第１および第２の同一の遊星歯車２０、２６を備え、前記第１および第２の遊星歯車２０、２６は回転で互いに釣り合いを取る。第１および第２の遊星歯車２０、２６は、各内輪歯車内に配置することができるが、好ましくは、第１または第２の実施形態の内輪歯車と比較して２倍の幅の共通の、単一の内輪歯車８’内で互いに半回転位相が異なって回転するように配置される。第１および第２の遊星歯車２０、２６は、各第１および第２の偏心輪２２、２５上に支持可能に取り付けられる。第２の遊星歯車２６は、軸受２８によって第２の偏心輪２５上に取り付けられる。ピン１７は、他の実施形態より長くされ、遊星歯車２０、２６の両方における開口１９、２７の各セットを貫通する。
【００６３】
２つの位相が異なる遊星歯車２０、２６を使用することで、重み付けカンタータバランスを設ける必要がなくなり、また重み付けカンタータバランスを含む前記の配置構成よりも効率的にかつ静かにモーターの駆動力をスプロケット１６に伝達する平衡システムが構成される。
【００６４】
この実施形態は、図５で示されている第２の実施形態と同様にして、第２の一方向駆動手段１２、１５を備える。しかし、この実施形態（図６）の第１および第２の遊星歯車２０、２６の説明されている配置構成は、最小限度の修正で第１（図１から４）または第２の（図５）の実施形態にいずれかにおいて使用することができることは理解されるであろう。さらに、この実施形態の動作は、（第１の）遊星歯車２０の釣り合いは第２の遊星歯車２６によってもたらされるという事実を除くすべ点で他の何らかの形で同じである。
【００６５】
本発明の前記の実施形態では、遊星歯車機構の歯車の歯は、それぞれの歯の縁がまっすぐで歯車の回転軸に平行に位置合わせされている平歯車またはストレートカット歯車を備えるものとして表されている。しかし、好ましい実施形態では、これらの歯車ははすば歯車を含む。
【００６６】
はすば歯車は、平歯車に勝る微調整を行う。歯の前縁は、回転軸に平行でないが、歯車の前記回転軸に対してある角度をなす。歯車は湾曲しているので、この角度を付けることで、歯の形状は螺旋の弧になる。角度付きの歯は、平歯車の歯に比べて徐々に係合し、より滑らかに、静かに走る。平行なはすば歯車の場合、歯のそれぞれの対は、最初に、大歯車の片側に単一の点で接触し、次いで、移動する接触曲線は歯面上を最大まで徐々に長くなり、次いで歯が対向側の単一点において接触を断つまで後退する。平歯車では、歯は幅全体にわたって線接触で急に出会い、応力と音を発生する。平歯車は、高速のときに特徴的なヒューンという音を発生し、はすば歯車ほどのトルクを取り出しえない。はすば歯車の欠点は、歯車の軸にそって結果としてスラストを生じることであり、これは通常適切なスラスト軸受によって対応する必要があるが、本発明では、モーター伝動システムの他のコンポーネントは、はすば歯車をかみ合わせることによって引き起こされる歯車の軸にそったスラストに対抗するように動作し、したがってスラスト軸受はいくつかの実施形態では必要でない場合がある。他のすべての点において、はすば歯車を有する遊星歯車機構は、前の方で説明した遊星歯車機構の実施形態と同じである。
【００６７】
図７から９は、本発明によるモーターおよびスプロケットアセンブリの第４の実施形態を示している。この実施形態の説明では、図１から６で使用されているのと同様の番号を使用して類似の部品を示すが、それらの部品の違いについては以下で説明する。
【００６８】
この実施形態では、コンポーネントの配置構成は、歯なし遊星歯車機構を含む歯車機構を除き第３の実施形態と一般的に同一である。
歯なし遊星歯車機構は、回転軸がモーターシャフト４の回転軸に対して所定の量だけオフセットされている第１および第２の歯なし遊星歯車３０、３１を有する。歯なし遊星歯車機構の減速比は、歯なし遊星歯車３０、３１の各直径と第１および第２の遊星歯車３０、３１が回転のために配置されている単一の共通の歯なし内輪歯車２９の直径との間の関係によって画定される。歯なし遊星歯車３０、３１は、歯なし内輪歯車３９より小さい直径を有する。第１および第２の歯なし遊星歯車３０、３１は、第１および第２の偏心輪２２、２５上でそれぞれ回転可能に支持され、それぞれ他方と釣り合うように互いに半回転位相外れで共通の単一の歯なし内輪歯車２９内に配置される。第２の遊星歯車３１は、軸受２８によって第２の偏心輪２５上に取り付けられる。ピン１７は、他の実施形態より長くされ、遊星歯車３０、３１の両方における開口１９、２７の各セットを貫通する。第１および第２の遊星歯車３０、３１の外面は、歯なし内輪歯車２９の内面と係合する。内輪歯車の内面および／または遊星歯車３０、３１の外面を粗面化して、線接触で前記係合している表面の間に作用する摩擦係数を増大させることができる。第１および第２の遊星歯車３０、３１と歯なし内輪歯車２９との間の摩擦嵌めは、歯なし内輪歯車２９を加熱して第１および第２の歯なし遊星歯車３０、３１の上に焼嵌めすることによってなされる。
【００６９】
歯なし遊星歯車機構の利点の１つは、静粛性である。歯車の歯が欠如しており、またモーターからスプロケットへの動力の伝達を引き起こす一般的に滑らかであるが、場合によっては粗面化されている表面同士の接触に依存することは、非常に静かな動作をもたらし、また歯付き歯車機構の場合と同様に歯車の歯と歯の間に滑りも、またがたつきもないので動力がより効率的な伝達をもたらす。
【００７０】
この実施形態は、図１から４に示されている第１の実施形態と同様にして単一の歯なし遊星歯車のみを備えるように修正することも可能であることは理解されるであろう。そのような場合、歯なし遊星歯車機構は、モーターシャフトの回転軸に対する歯なし遊星歯車のオフセットによって引き起こされる重量のアンバランスを解消するように構成されたカウンターバランス部材を備えることになるであろう。
【００７１】
この実施形態は、第１および第３の実施形態と同様に第２の一方向駆動手段１２、１５を備えるが、第２の実施形態と同様に、第２の一方向駆動手段を省き、遊星歯車キャリア１１を第１の一方向駆動手段１３に直接的に、かつ固定される形で結合するように修正することが可能であることも理解されるであろう。このような場合、遊星歯車キャリア１１は、それとともに回転するように第１の一方向駆動手段１３の出力部材に取り付けることもでき、これにより、ペダル１０に印加される人力でもたらされる駆動力は第１のトルク伝達経路を介して、歯なし遊星歯車機構を通じてモーターシャフト４に、さらにはスプロケット１６に伝達される。
【００７２】
図１０は、前記実施形態のいずれかによるモーターおよびスプロケットアセンブリ５０を有する自転車４０を示している。自転車本体は、モーターおよび歯車機構を受け入れるための中央スピンドルの位置に陥凹部を備えることができる。モーターおよび歯車機構のアセンブリは、中央ペダルスピンドルと一緒に、陥凹部内にぴったり入る。
【００７３】
図１１は、ペダル駆動式装置上に取り付けられているモーターがもたらす駆動力を増大するためのコントローラもしくは調整器もしくはトルクセンサーの部分を備える自転車などの前記ペダル駆動式装置に対する駆動スプロケットアセンブリ１１０の分解斜視図である。以下の説明では、ペダル駆動式装置の一例として自転車を参照するが、本発明は、自転車に限定されず、以下の説明は三輪車、水上自転車（ペダルボート）、または同様のものなどの他の種類のペダル駆動式装置にも等しく適用可能である。
【００７４】
これらの図を参照すると、駆動スプロケット機構１１０は、自転車乗りが自転車のペダルに加える人力駆動力を受ける駆動スプロケット１１２を備えることがわかる。駆動スプロケットの外周には、自転車を前進させる駆動力を自転車の車輪に伝達するためのチェーン伝動装置（図示せず）と係合する歯１１４が設けられている。従来、これは後輪である。他のペダル駆動式装置では、ペダルに印加される人力による駆動力は、好適な駆動システムを通じて他の何らかの駆動デバイスに伝達して、装置の運動を引き起こすことができることは理解されるであろう。例えば、水上自転車では、駆動力は１つまたは複数の櫂（かい）に伝達されうる。さらに、ペダル駆動式装置における駆動スプロケットは、チェーンではなくベルト駆動装置と係合しうる。そのような場合、スプロケットは歯を持ちえないが、その代わりに、ベルトプーリーもしくは同様のものを備える。あるいは、駆動スプロケットは、ペダルに印加される人力を歯車列を通じて装置の前進運動駆動システムに伝達するために歯車のチェーンと係合するように配置された大歯車を備えることができる。本発明は、電気モーターまたはさらには内燃機関などの任意の種類のモーターユニットに、また上述のような自転車上のモーターの位置決めに適用可能である。
【００７５】
図１３に示されているように、クランクアーム１１８を備えるペダル１１６は、従来の方法でペダルスピンドル１２０のいずれかの端部に固定して留められ、これにより、自転車乗りは、ペダル１１６を人力で駆動して駆動スピンドルまたはシャフト１２０をペダルスピンドルの回転軸１２２の周りで回転させ、駆動力をスプロケット１１２に付与することができる。ペダルの１つ（図１３には右側のペダルが示されている）の隣にカラー１２４が設けられており、このカラーは一緒に固定されて回転するようにペダルスピンドル１２０上にキー溝に嵌める形で取り付けられる。カラー１２４は、カラー１２４にねじ込み式に固定されることによりペダルスピンドル１２０とともに回転するようにも固定される一般的に環状の取付板１２６の雌ネジ部分１２６ａの内側にねじ込み式に係合する雄ネジ部分１２４ａを有する。取付版の周辺端部またはフランジ１２６ｂの周りに、複数の、または１セットのボルトまたはネジ穴１２８が配置されている。他の図示されていない実施形態では、取付板１２６は、他の留め手段によってカラー１２４に固定することができる。例えば、取付板１２６をカラー１２４にキー溝に嵌める形で取り付けて、一緒に固定された形で回転するようにそれをカラー１２４に留めることができる。または、取付版１２６は、カラー１２４に溶接することもできる。しかし、取付板１２６とカラー１２４との間のねじ込み連結を行うのは、取付板１２６をカラー１２４に留める従来の方式と同様であるが、それらの部品のその後の保守が可能になるが、それは、前記部品を保守、交換、または同様の作業のために容易に分離することができるからである。
【００７６】
２列の同心ボルト穴１３２、１３４を有する環状板部材１３０の形態の第１の部材を用意する。２列の同心ボルト穴のうちの第１の内側のボルト穴の列１３２は、ペダルスピンドル１２０の回転軸に平行な方向に短い距離だけ軸方向に延在する板部材１３０の内側環状部分またはフランジ１３０ａ上に設けられる。ボルト穴のこのセット１３２は、取付板１２６上に設けられているボルト穴のセット１２８に相補的であり、図１３を見ると最もよくわかるようにネジもしくはボルトによって板部材１３０を取付板１２６に留めることを可能にする。そのため、板部材１３０は、取付板１２６に固定して留められ、これにより、ペダルスピンドル１２０とともに固定されて回転するようにも取り付けられる。他の図示されていない実施形態では、板部材１３０は、溶接を含む好適な手段によって取付板１２６に留めることができる。しかし、ボルトまたはネジのセットを使用して板部材１３０を取付板１２６に留めることによって、部品のその後の保守が可能になるが、それは、前記部品を保守、交換、または同様の作業のために容易に分離することができるからである。さらに他の実施形態では、板部材１３０は、板部材１２６およびカラー１２４と一体成形ユニットとして一体形成されうるが、その場合、固定具開口の内側の列１３２（ネジ穴の内側の列）は不要になる。
【００７７】
駆動スプロケット１１２は、その内側周辺端部の周りに内向きに垂れ下がるスプライン１１２ａが配置されている環状形態を有する。それぞれのスプライン１１２ａは、各ボルトまたはネジ開口１３６を持つ。スプロケット１１２のスプライン１１２ａは、スプロケット取付部材１３８の後面内の相補的なスロット１３８ａ内に係合する。スプライン１１２ａ上の開口１３６により、図３を見ると最もよくわかるようにボルトまたはネジ１４０を使用してスプロケット１１２を取付部材１３８に固定することができる。スプロケット１１２は、一緒に固定されて回転するように取付部材３８に留められる。他の図示されていない実施形態では、スプロケット１１２は、溶接を含む好適な手段によって取付板１３８に留めることができる。しかし、ボルトまたはネジのセットを使用してスプロケット１１２を取付部材１３８に留めることによって、部品のその後の保守が可能になるが、それは、前記部品を保守、交換、または同様の作業のために容易に分離することができるからである。さらに他の実施形態では、スプロケット取付部材１３８をスプロケット１１２と一体形成ユニットとして一体形成することができる。
【００７８】
使用時にスプロケット取付部材１３８の後面上の陥凹部１３８ｂ内に配置される留めリング１４２を備える。留めリング１４２は、その周辺端部の周りに複数のネジまたはボルト穴１４４を有する。ネジ穴１４４のこのセットは、板部材１３０上の同心ボルト穴の２つのセットのうちの外側のセット１３４と相補的であり、したがって、板部材１３０および留めリング１４２は、図１３を見ると最もよくわかるようにスプロケット取付部材１３８内に形成された相補的な細長い開口１４６を通して互いに留めることができる。したがって、留めリング１４２と板部材１３０は、スプロケット取付部材１３８をサンドイッチ状に挟み、留めリング１４２は、板部材１３０を、スプロケット取付部材１３８の前面に密接し、スプロケット取付部材１３８に緩く結合された、つまり、板部材１３０およびスプロケット取付部材１３８が互いに固定されて留められないという意味で、ただしスプロケット１１２の回転方向に制限された距離だけ互いに相対的に移動するように、緩く結合された位置に板部材１３０を保持する。スプロケット取付部材１３８内の相補的な細長い開口１４６を伸ばすことで、板部材１３０および留めリング１４２の組み合わせを駆動スプロケット１１２の回転方向にスプロケット取付部材１３８および駆動スプロケット１１２の組み合わせに対して相対的に移動することができる。しかし、板部材１３０とスプロケット取付部材１３８との間の可能な相対的移動の量は、スプロケット取付部材１３８内の細長い開口１４６の長さによって制限される。
【００７９】
スプロケット取付部材の前面の周りに、複数の陥凹部１４８が配置されている。いずれの陥凹部１４８は、バネなどの第１の付勢要素１５０を収容する。好ましくは、付勢要素１５０は、圧縮バネを備えるけれども、以下の説明から明らかなように好適な付勢手段また要素を使用することが可能である。付勢要素１５０の機能は、人力圧力が自転車のペダル１１６に印加されていないときにスプロケット取付部材１３８に対して板部材１３０を第１の回転位置に維持するが、人力圧力がペダル１１６のうちの少なくとも１つ、好ましくは自転車の前進運動方向に関して見たときに前方のペダルに印加される場合にスプロケット取付部材１３８に対してペダルスピンドル１２０の回転方向に板部材１３０を少し移動することを可能にすることである。それぞれの陥凹部１４８の前端において、図１４に示されているようなスプロケット１１２とスプロケット取付部材１３８の組み合わせの前方回転方向で見たときに、スプロケット取付部材１３８の前面を超えて外向きに軸方向に延在する一般的に円筒形の突起が設けられている。突起１５２は、スプロケット取付部材１３８と一体形成されうるか、またはその陥凹部１４８内に固定されている別個のコンポーネントを備えることができる。突起１５２は、この配置構成において圧縮バネを備える付勢要素１５０の端部に抵抗する。図１５を見ると最もよくわかるように、スプロケット取付部材１３８の前面に面する板部材１３０の内面上の陥凹部１５３内に突起１５４の類似のセットが設けられる。板部材１３０上に設けられている突起１５４は、一体形成されるか、または各陥凹部１５３内に固定されている別個のコンポーネントを備えることもできる。板部材１３０内に設けられている陥凹部１５３は、第１の付勢要素１５０を部分的に受け入れるようになされる。したがって、スプロケット取付部材１３８内の前記陥凹部４８と併せた板部材１３０内の前記陥凹部１５３は、それらの間に第１の付勢要素１５０を収容する。板部材１３０上に設けられている突起１５４は、図１１で見て板部材１３０の内側接面から外へ、またそれを超えて軸方向に延在するように配置され、これにより、板部材１３０がスプロケット取付部材１３８に隣接して取り付けられている場合、板部材１３０上に設けられている突起１５４は、スプロケット取付部材１３８内の各陥凹部１４８内に配置され、図１５を見ると最もよくわかるように、付勢要素１５０の対向端部と係合する。同様に、スプロケット取付部材１３８上に設けられている突起１５２は、板部材１３０内に設けられている各陥凹部１５３内に貫入する。その結果、人力圧力が前方駆動方向にペダル１１６のうちの少なくとも１つに印加されると、これにより、板部材１３０は、ペダルスピンドル１２０と固定された形で回転して移動する。スプロケット取付部材１３８およびスプロケット１１２は、ペダルスピンドル１２０とともに固定された回転で移動するように取り付けられていないが、代わりに、好ましくは付勢要素１５０を介して、板部材１３０からの駆動力を受ける。したがって、圧力が前方運動方向にペダル１１６の少なくとも１つに印加された場合、板部材１３０は、付勢要素１５０の圧縮に抵抗して回転し、これにより板部材１３０がスプロケット取付部材１３８に相対的に移動し、したがってこれによりまたスプロケット１１２に相対的にペダルスピンドル１２０の前方回転方向に移動する。板部材１３０とスプロケット取付部材１３８との間の可能な相対的移動の量は、留めリング１４２を板部材１３０に結合するために使用されるネジまたはボルトを緩く収容するスプロケット取付部材内の開口１４６の細長い長さによって制限される。
【００８０】
好ましい実施形態は、好ましくは圧縮バネの形態の複数の第１の付勢要素１５０を有するものとして説明されているが、他の配置構成において、単一の付勢要素を備えることが可能であることは理解されるであろう。これは、使用時に回転圧縮されるコイルバネまたは使用時にペダルスピンドル１２０の軸方向に圧縮されるトーションバネを備えることが可能である。また、圧縮バネを使用する代わりに、板部材をスプロケット取付部材およびスプロケットに相対的に通常の第１の位置に維持するために付勢要素（複数可）の拡張を使用する他の種類のバネまたは１つもしくは複数の付勢要素を使用することができることは理解されるであろう。
【００８１】
スプロケット取付部材１３８の後面内の陥凹部１３８ｂを画成するスプロケット取付部材１３８の環状壁１３８ｃの外面の周りに、リング部材１５５の形態のアクチュエータが移動可能に取り付けられている。アクチュエータリング部材１５５は、ペダルスピンドルの回転軸１２２に平行な軸方向に移動するようにスプロケット取付部材１３８上に取り付けられる。アクチュエータリング部材１５５は、図１２および１３を見ると最もよくわかるようにスプロケット取付部材１３８の背後もしくは後側のスプロケット１１２の外側に位置するようにスプロケット取付部材１３８に取り付けられる。アクチュエータリング部材１５５は、スプロケット取付部材１３８の後面内の相補的な開口（図示せず）を通して受け入れられる、内面の周りに配置されている３本の支柱１５５ａを有する。これらの支柱１５５ａは、取付ネジもしくはボルト１６０を受け入れるように適合された雌ネジ部分を有する。スプロケット取付部材１３８の前面内に、第２の付勢要素１５８、好ましくは圧縮バネを受け入れるための相補的な開口と同軸である開口１５６が形成される。第２の付勢要素１５８のそれぞれは、アクチュエータリング部材１５５の各支柱１５５ａの少なくとも一部を囲むように、ただし、アクチュエータリング部材１５５に最も近い端部がスプロケット取付部材１３８の内面に作用しアクチュエータリング部材１５５のリング部がスプロケット取付部材１３８の後側に位置するように、位置決めされる。各ネジまたはボルト１６０は、それぞれのネジの頭が各第２の付勢要素１５８の対向端部に当たるようにアクチュエータリング部材１５５の支柱１５５ａのそれぞれで受ける。この配置構成では、アクチュエータリング部材１５５は、第２の付勢要素１５８が前記アクチュエータリング部材１５５をスプロケット取付部材１３８の後面に近接する通常位置に付勢するようにスプロケット取付部材１３８に取り付けられる。アクチュエータリング部材１５５は、使用時に、第２の付勢要素１５８の付勢に抵抗してペダルスピンドルの回転軸１２２に平行な軸方向にクラッチ部材１３８の後面に隣接する通常位置から外向きに離れるように移動可能である。
【００８２】
第２の付勢要素１５８は、圧縮バネを備えるものとして説明されているが、他の種類のいくつかのバネもしくは付勢要素もしくはさらにただ１つのバネもしくは付勢要素を使用してアクチュエータリング部材１５５をスプロケット取付部材１３８の後面に近接する通常位置に保持することもできることは理解されるであろう。
【００８３】
板部材１３０が（第１の）付勢要素１５０と反対向きにスプロケット取付部材１３８に相対的に移動するときにスプロケット取付部材１３８から離れるアクチュエータリング部材１５５の軸方向移動を引き起こすためにスプロケット取付部材１３８内に少なくとも１つのレバー部材１６２を設ける。少なくとも１つのレバー部材１６２は、第１および第２の端部が各反対方向で前記中心部から外向きに延在する中央の円筒形部分を備える。少なくとも１つのレバー部材１６２を、その第１の端部の表面が板部材１３０と係合し、その第２の端部の表面がアクチュエータリング部材１５５と係合するようにスプロケット取付部材１３８内に取り付けるレバー部材１６２は、好ましくは、半径方向に延在する、つまり、中心部を通りペダルスピンドルの軸１２２に垂直に延在する枢軸の周りを枢動するようにスプロケット取付部材１３８に取り付けられる。レバー部材１６２の第１および第２の端部は、スプロケットアセンブリ１１０の前側から見たときに、つまり、図１１または１２に示されているように右側であるスプロケットアセンブリ１１０の前方向側から見たときに１８０度未満の角度を定める。
【００８４】
スプロケット取付部材１３８は、それに付随する複数のそのようなレバー部材１６２を有することができる。図１１に示されているように、それぞれのレバー部材１６２を、スプロケット取付部材１３８の外縁部分内に形成されるスルーホール１６４で受ける。それぞれのレバー部材１６２は、その第１の端部が十分に突き出て板部材の内面と係合するように、またその第２の端部が十分に突き出てアクチュエータリング部材の接面と接触するようにその各スルーホール１６４で受ける。それぞれのレバー部材１６２は、スプロケット取付部材１３８のリムに形成された半径方向に延在する開口１６８内に配置される枢動ピン１６６の周りを枢動する。レバー部材１６２は、最初にレバー部材１６２をそのスルーホール１６４内に通常の向きで押し込み、枢動ピン１６６を前記ピン１６６がその円筒形中央部分内のレバー部材１６２の一般的に中央に形成される枢動穴を通過するまで軸方向に延在する開口１６８に通すことによってスプロケット取付部材１３８とともに組み立てられる。使用時に、板部材１３０がスプロケット取付部材１３８に対して前方回転方向に移動すると、板部材の内面がそれぞれのレバー部材１６２の第１の端部に作用し、レバー部材を回転させる。板部材の内面に、各レバー部材１６２の第１の端部の端面と係合するのに十分な距離だけ内面から外向きに伸びる留め金（図示せず）を備えることができる。それぞれのレバー部材１６２が回転すると、その第２の端部は、スプロケット取付部材１３８の後面から外向きに、その通常の位置にあるときにアクチュエータリング部材１５５の内面を押すようにより長く伸長させられる。レバー部材１６２の第２の端部により、アクチュエータリング部材１５５は第２の付勢要素１５０の付勢に抵抗してスプロケット取付部材１３８から軸方向に移動して離れる。その結果、スプロケット取付部材１３８（およびしたがってスプロケット１１２）に関する第１の板部材１３０のわずかな相対的回転変位の結果、アクチュエータ部材１５５の軸方向変位が生じ、この軸方向変位はスプロケットの回転方向におけるスプロケット１１２への板部材１３０の相対的変位に比例する。
【００８５】
モーターユニットが内燃機関を含む場合の図示されていない実施形態では、アクチュエータリング部材１５５は、前記内燃機関のスロットルケーブルを調整する機構に作用するように配置されうるものであり、これにより、アクチュエータリング部材１５５の移動はモーターのスロットルケーブルの比例する移動に変換され、これにより、モーターへの燃料供給が増大し、その結果、モーターユニットによって自転車の一部に加えられる駆動力の量が増大し、自転車の前進運動が引き起こされる。モーターの駆動力は、自転車乗りが自転車を人力で前方に推進するのを支援するために利用されるか、または自転車乗りが選択した場合に、自転車乗りの人力で加える力の代わりとなるものとしてよい。
【００８６】
好ましい実施形態では、モーターは、以下の説明を読むとよりよく理解されるようにペダル駆動式装置に搭載されたバッテリパックから電力の供給を受ける電気モーターを備える。
【００８７】
一方の図１６および１７ならびに他方の図１８および１９は、アクチュエータリング部材１５５の軸方向移動をモーターなどの別のコンポーネント用に機械制御入力または電磁もしくは電気信号に変換し、例えば、ペダル駆動式装置の電気モーターによって伝えられる駆動力の大きさを調整もしくは増大するための代替的機構を示している。
【００８８】
図１６から１９では、モーター１７０は、モーター１７０の回転子部分（図示せず）がスピンドル１２０を駆動するためにペダルスピンドル１２０に結合されるようにペダルスピンドル１２０と同軸状に取り付けられている。図１１に示されているように、この配置構成では、モーター１７０が動作しているときにモーター１７０からの駆動力をペダルスピンドル１２０に伝えることができるが、モーター１７０が動作しておらず、駆動力がペダル１１６を通して人力で付与される場合にスプロケット１１２が一方向駆動手段１９０をオーバーランさせることを許す、一方向駆動手段またはオーバーランニングベアリング１９０（図１１）を備えることが必要になる。一方向駆動手段１９０は、スプロケット取付部材１３８の相補的形状の内部穴内に係合するスプライン形状の外面を有する。モーターの回転子の駆動シャフト（図示せず）は一方向駆動手段１９０と結合し、これにより、モーターの回転子の駆動シャフトが一方向駆動手段１９０の穴の中に受け入れられる。図１１の一方向駆動手段１９０は、モーター１７０がペダルスピンドル１２０の周りに取り付けられていないとき、つまり、モーター１７０が、例えば、後輪またはペダルスピンドルもしくはシャフト１２０以外の自転車の他の何らかの部品と係合するように取り付けられているときに、スプロケットアセンブリ１１０の本質的コンポーネントではないことは理解されるであろう。
【００８９】
図１６は、一方向駆動手段１９０を備える図１１のスプロケットアセンブリが、スピンドル１２０の周りに取り付けられ、電気モーター１７０もペダルスピンドル１２０と同軸状に取り付けられ、したがってモーターの回転子は一方向駆動手段１９０を通じてペダルスピンドル１２０に駆動力を伝えるように構成されている配置構成を示している。
【００９０】
モーター１７０は、ペダルスピンドル１２０がモーターの回転子の駆動シャフト（図示せず）の中空穴を通過するようにペダルスピンドル１２０の周りに取り付けられる。したがって、モーターの回転子の駆動シャフトは、ペダルスピンドル１２０と直接結合しないが、その代わりに、一方向駆動手段１９０を通じてスプロケット１１２に結合される。モーター１７０は、好適な手段によってスプロケット取付部材１３８のアセンブリに取り付けられるか、または結合されうる。
【００９１】
モーター１７０のハウジング上に、物理的移動を自転車の別のコンポーネント用に電磁信号などの制御入力に変換するためのラックアンドピニオン機構１１００が配置されている。この機構は、ラック１１０２とピニオン１１０４とを備え、これにより、ラック１１０２は、使用時に、リングアクチュエータ部材１５５の外面と係合する。その結果、ラック１１０２は、前記アクチュエータリング部材１５５がペダルスピンドルの回転軸１２２の周りに回転する場合であってもアクチュエータリング部材１５５と常に係合しているように位置決めされる。ラック１１０２は、ラック１１０２と回転するアクチュエータリング部材１５５との間の移動接触を円滑にする小輪１１０６を自由端のところに有する。ラック１１０２は、通常の位置を占有するように付勢され、自由端上の車輪１１０６がアクチュエータリング部材１５５の外面に当たる。ラック１１０２は、直線的に移動するように取り付けられる。
【００９２】
アクチュエータリング部材１５５がスプロケット取付部材１３８から離れるように軸方向に移動させられる場合、これは、ラック１１０２に抵抗し、ラック１１０２を、好ましくは圧縮バネを備えるラックの付勢コンポーネント１１０８と反対の方向に直線的に移動させるが、任意の好適な付勢コンポーネントを使用することが可能である。ラック１１０２が移動すると、ラックアンドピニオン歯車アセンブリの一般的に慣例的な様式でピニオン１１０４も移動する。
【００９３】
ピニオン１１０４は、ピニオン１１０４の回転量を測定し、ピニオン１１０４の移動量に比例する電磁信号を出力するホール効果センサーなどのセンサー１１１２を通すためにピニオン１１０４の移動時に配置される金属または磁気ストリップ１１１０を搭載する。したがって、この信号は、スプロケット取付部材１３８およびしたがってスプロケットアセンブリ１１０のスプロケット１１２に相対的な板部材１３０の相対的移動の程度に比例する電磁信号を含む。しかし、ピニオン１１０４の移動量を検出し、前記移動量を示す別のコンポーネントに対する制御入力を出力する手段を使用することが可能であることは理解されるであろう。実際、機構１１００は、ラックアンドピニオン構成を備える必要はないが、ただし、アクチュエータリング部材１５５の軸方向の移動を検出し、前記感知された移動をアクチュエータリング部材１５５が移動した量を示す機械もしくは電気および／または電磁信号に変換するための手段を備える必要があり、これにより例えばモーター１７０の電力制御信号を送ることは理解されるであろう。
【００９４】
モーター１７０には、ホール効果センサー１１１２から受信された信号を変換し、これを制御入力信号に変換し、アクチュエータリング部材１５５の移動の検出された量に比例してモーター１７０に供給される電流の量を制御する制御回路（図示せず）が付随する。したがって、使用者によってペダル駆動式装置の少なくとも１つのペダルに印加される圧力の量に応答して、かつそれに正比例して電気モーター１７０を制御してより多くの動力をペダル駆動式装置に伝え、スプロケットに対して第１の板部材の相対的変位を引き起こす手段としてアクチュエータリング部材の移動を使用することが可能である。
【００９５】
図１８も、一方向駆動手段１９０を備える図１１のスプロケットアセンブリが、スピンドル１２０の周りに取り付けられ、電気モーター１７０はペダルスピンドル１２０と同軸状に取り付けられ、したがってモーター１７０の回転子は一方向駆動手段１９０を通じてペダルスピンドル１２０に駆動力を伝えるように構成されている配置構成を示している。
【００９６】
ここでもまた、モーター１７０は、ペダルスピンドルがモーターの回転子の駆動シャフト（図示せず）の穴を通過するようにペダルスピンドル１２０の周りに取り付けられる。したがって、モーターの回転子の駆動シャフトは、ペダルスピンドル１２０と結合しないが、その代わりに、一方向駆動手段１９０を通じてスプロケットアセンブリ１１０に結合される。モーター１７０は、好適な手段によってスプロケット取付部材のアセンブリに取り付けられるか、または結合されうる。
【００９７】
モーター１７０のハウジング上に、物理的移動を電磁信号に変換するための代替的ラックアンドピニオン機構１１００’が配置されている。この機構は、湾曲したラック１１０２’とピニオン１１０４’とを備え、これにより、ラック１１０２’は、使用時に、リングアクチュエータ部材１５５の外面と係合する。その結果、ラック１１０２’は、前記アクチュエータリング部材１５５がペダルスピンドルの回転軸の周りに回転する場合であってもアクチュエータリング部材１５５と常に係合しているように位置決めされる。ラック１１０２’は、ラック１１０２’と回転するアクチュエータリング部材１５５との間の移動接触を円滑にする小輪１１０６’を自由端のところに有する。ラック１１０２’は、通常の位置を占有するように付勢され、自由端上の車輪１１０６’がアクチュエータリング部材の外面に当たる。ラックは、枢着部１１１４’の周りで枢動するように取り付けられる。
【００９８】
アクチュエータリング部材１５５がスプロケット取付部材１３８から離れるように軸方向に移動させられる場合、これは、ラック１１０２’に抵抗し、ラックを、好ましくはトーションバネを備えるラックの付勢コンポーネント１１０８’と反対の方向に枢動させるが、任意の好適な付勢コンポーネントを使用することが可能である。
【００９９】
ピニオン１１０４’は、ピニオンの回転量を測定し、ピニオンの移動量に比例する電磁信号を出力するホール効果センサーなどのセンサー１１１２’を通すためにピニオンの移動時に配置される金属または磁気ストリップ１１１０’を搭載する。したがって、この信号は、スプロケット取付部材３８およびしたがってスプロケットアセンブリ１１０のスプロケット１１２に相対的な板部材１３０の相対的移動の程度に比例する電磁信号を含む。
【０１００】
モーター１７０には、ホール効果センサー１１１２’から受信された信号を変換し、これを制御入力信号に変換し、アクチュエータリング部材の移動の検出された量に比例してモーターに供給される電流の量を制御する制御回路（図示せず）が付随する。
【０１０１】
図１６から１９の実施形態において、ラックアンドピニオン機構１１００、１１００’は、モーターユニット１７０のハウジングに取り付けられる。これは、モーターがペダルスピンドルと同軸状に位置するこれらの実施形態における前記機構に対する都合のよい位置であることを理解するであろう。これらの実施形態は、移動変位信号を電気制御信号に変換するための制御回路をモーターハウジング内に、またはモーターのハウジングに取り付けられている好適なコントローラ内に組み込むことを可能にするという点で有利である。これは、ホール効果センサーと制御回路とが装置上で互いに接近するように配置されたときにホール効果センサーと制御回路との間に電気信号の配線を引き回すきちんと整った解決手段ともなる。しかし、モーターユニットが自転車の別の部分上に位置する場合に、アクチュエータリング部材の移動を検出するための機構またはデバイスは、前記機構もしくはデバイスがリングアクチュエータ部材の前記移動を検出する位置に置かれるように自転車のフレームに取り付けることができることは理解されるであろう。移動検出手段をモーター制御回路に接続するための好適な配線を自転車のフレームに通して引き回すことができる。
【０１０２】
使用時に、モーターを利用することを望んでいる使用者は、好ましくは自転車のハンドルバーに付いているスイッチまたは同様のものを操作して、モーターへの電力供給をスイッチオンすることができるが、いくつかの実施形態では、電源スイッチが備えられておらず、モーターユニットは、常にオンモードに入っているが、電力の供給は、使用者が少なくとも前方のペダルに十分な力をかけ、スプロケットに相対的な板部材の移動を引き起こしたときにのみなされる。この接続では、第１の付勢要素または手段の装填は、モーターに電力を供給し、それにより使用者が自転車を順方向に推進するのを補助するために、使用者によってペダルに印加される力の閾値レベルを決定する重要な役割を果たすことは理解されるであろう。
【０１０３】
電源は、好ましくは、自転車のフレーム上に搭載される充電式バッテリを備える。モーターへの電源をスイッチオンすると、使用者は、少なくとも前方に面するペダルを圧してそれにより板部材をスプロケットに相対的にわずかな量だけ回転変位させることにより、電源によってモーターに供給される電力（電流）の量を制御することができる。使用者がスプロケットアセンブリの付勢手段に抵抗して印加する圧力の量は、許容可能な範囲にわたって供給される電力の量を決定する。本発明によって教示される新規性のある配置構成では、自転車乗りがハンドルバーに取り付けられたスロットル制御装置を操作する必要がなくなり、自転車乗りは空いた手でブレーキおよびギアチェンジ機構などのハンドルバー装着制御装置を操作することができる。さらに、ペダルに付随する電源制御手段を使用することで、モーターへの電力供給を、手で作動させる制御装置を使用した場合に比べてより直観的に制御することができる。
【０１０４】
第１の付勢要素または手段の荷重は、平地でのサイクリングなどの通常のサイクリング条件の下で、通常の人力圧力がアクチュエータ部材の軸方向移動を引き起こす板部材とスプロケット取付部材との間の十分な変位を引き起こさず、そのためモーターユニットに電力が供給されないように選択できることは理解されるであろう。しかし、付勢手段の荷重は、使用者が傾斜地を上るなどの難しい地形上のサイクリングをしている場合、または使用者が通常の地形であっても素早く加速することを求めている場合に、自転車乗りがペダルに加える圧力を増すと（通常の定常サイクリング状態と比較して）、アクチュエータ部材が移動し、それにより、電力がユニットに供給され、それにより自転車に補助推進力を与えるように、選択されうる。
【０１０５】
代替的実施形態では、第１の付勢手段の荷重は、使用者が、適切なモーター電源スイッチユニットを通じてモーターユニットへの電源をスイッチオンした後、アクチュエータ部材の作動を引き起こし、それにより電力をモーターユニットに供給するために前方のペダルに適度の順方向圧力を印加するだけでよいように選択されうる。これは、特に、使用者が前進運動している自転車にモーターユニットが動力を送るのを補助することを可能にするためにペダルを備える、したがってペダルはときどき使用されるだけである実施形態において特に有用であるものとしてよい。このような配置構成では、通常は使用されないペダルは、都合のよいモータートルクセンサーまたはモーター電力調節コントローラを構成する。
【０１０６】
上記の配置構成では、本発明による修正されたスプロケットアセンブリは、使用者によってペダルに印加される圧力が推進される自転車に抵抗する力に依存するという点である種のトルクセンサーとして機能し、それにより、抵抗力が増大するにつれ使用者はペダルにさらに圧力を加えなければならなくなる可能性があり、そのためアクチュエータ部材が作動される可能性がより高くなる。アクチュエータ部材の作動および作動のそれの程度は、自転車を推進するために必要なトルクに比例するものとしてよい。したがって、本発明による修正されたスプロケットアセンブリを電動アシスト自転車または同様のものに対するトルクセンサー装置もしくはデバイスで具現化することが可能であることが企図されうる。
【０１０７】
本発明の上記の配置構成のいずれかにおいて、モーターユニットに供給される電力の制御もしくは調節は、使用者がモーターユニットの電力レベルの調節の量にリンクした圧力の程度で少なくとも前方のペダルを圧すことに依存する。本発明は、モーターに供給される電力のレベルを制御または調節するより都合のよい手段を実現し、また調節を行うより直観的な手段も実現する。これは、部分的には、使用者が（自転車の順運動方向に見たときの）後方の足を、前方のペダルを圧してモーターユニットの電力レベルの調節を行う前方の足のカンタータバランスとして使用することができるからである。
【０１０８】
図２０から２４は、本発明のスプロケットアセンブリおよび自転車の別の実施形態を示している。以下の説明では、番号「２０」を先頭に付加した図１１から１９の説明で使用されているような類似の番号を使用して、類似の部品を表し、実施形態の間の違いの説明がわかりやすくなるようにしている。特に断りのない限り、この実施形態の構造および動作は、少なくとも説明されているのと同じ、構造および構成の変更を有する図１１から１９に関連して説明されているのと一般的に同じであることは理解されるであろう。
【０１０９】
図２０は、本発明のこの実施形態に対する駆動スプロケットアセンブリ２０１０の分解斜視図であり、図２１および図２２は、それぞれ、駆動スプロケットアセンブリの正面図および側断面図であるが、図２２は、モーターユニット２０７０と組み合わせたスプロケットアセンブリも示している。図２３は、この実施形態による自転車の後部の側面図であり、図２４は自転車の後部の上面図である。
【０１１０】
当業者であれば、この実施形態の以下の説明から、この実施形態の新規性のある特徴がこの実施形態だけに限定されず、本明細書で説明されている他の実施形態にも適用可能であることを理解するであろう。さらに、他の実施形態の新規性のある特徴は、本発明のこの実施形態に適用可能である。
【０１１１】
図２０のスプロケットアセンブリ２０１０は、これが従来自転車に見られるようなチェーン伝動装置と係合するように構成されている種類の歯付きスプロケットを備えないという点で図１１と異なる。ベルト駆動プーリー２０１２は、第１の実施形態（図１１）のスプロケットの場合と同様にしてスプロケット取付部材２０３８に取り付けられる。ベルトプーリー２０１２は、スプロケット取付部材２０３８の後面に設けられている陥凹部２０３８ａ内に配置される内向きに延在するスパイン２０１２ａを、その内面上に有する。ベルトプーリー２０１２は、固定され一緒に回転するように取付部材２０３８に留められる。ベルトプーリー２０１２は、スプロケット取付部材１３８の外周表面に被さるように部分的に嵌合して、レバー部材２０６２をスプロケット取付部材２０３８に枢動可能に取り付けるピン２０６６を受け入れるための開口２０６８を覆い、それにより前記ピン２０６６を適所に都合よく留める。
【０１１２】
ベルトプーリー２０１２は、使用時に、ベルト駆動部材２０４７（図２３）の内面上に設けられている相補的形状の歯付き部分と係合する矩形の歯を有する。ベルト駆動部材２０４７は、図２３に示されているような部分的に図示されている自転車の後輪２０５７のハブ２０４９上に設けられているより小さなベルトプーリー２０５８を駆動する。そうでなければ、図２０から２４のスプロケットアセンブリは、図１１から１９に関して説明されている方法で制御入力を発生するように動作するが、制御入力は、以下で説明するように、モーター２０７０を制御する以外に別の目的のために使用することもできる。
【０１１３】
図２２および２４は、ペダルスピンドル２０２０と同軸状に取り付けられていることを示しているが、これはこの実施形態の本質的特徴ではないことは理解されるであろう。図２２は、図１６から１９によって示されている種類のラックアンドピニオンアセンブリ２０１００、２０１００’がモーター２０７０のハウジングに取り付けられるが、例えば、モーター２０７０がペダルスピンドル２０２０と同軸状に配置されていない場合、ラックアンドピニオンアセンブリ２０１００、２０１００’は自転車のフレームに取り付けることができることを例示している。図２４は、本発明の他の実施形態との関連で以下でさらに詳しく説明される歯車比調節機構２０７７を備えることを例示している。
【０１１４】
図２５から２７は、本発明による自転車の別の実施形態を示している。以下の説明では、番号「３０」を先頭に付加した図１１から１９の説明および／または図２０から２４の説明で使用されているような類似の番号を使用して、類似の部品を表し、実施形態の間の違いの説明がわかりやすくなるようにしている。
【０１１５】
図２５は、歯車調整機構３０７７を備える本発明のこの実施形態の自転車の後輪アセンブリの分解斜視図である。図２６は、自転車の前記後部の側面図であり、図２７は、自転車の後部の上面図である。
【０１１６】
当業者であれば、この実施形態の以下の説明から、この実施形態の新規性のある特徴がこの実施形態だけに限定されず、本明細書で説明されている他の実施形態にも適用可能であることを理解するであろう。さらに、他の実施形態の新規性のある特徴は、本発明のこの実施形態に適用可能である。
【０１１７】
モーターユニットの代替えとして、またはそれに加えて、自転車は、歯車装置調整手段を備えることができる。前記歯車装置調整手段は、前記歯車装置調整手段にペダル駆動式装置の歯車装置変更を行わせるために前記変換手段から制御入力を受け取るように構成される。歯車調整手段は、自転車の後輪に付随させることができ、変換手段から制御入力を受け取りそれにより後輪に印加される歯車比の変更を引き起こすように構成される。歯車装置調整手段は、連続可変歯車比を有する無段変速機（ＣＶＴ）システムを備えることができ、前記ＣＶＴシステムは前記入力制御信号を受信し、歯車比を移動検出手段によって検出された移動に比例する量だけ調整するように構成される。ＣＶＴシステムは、前記入力制御信号に応答して歯車比を連続的に変化させるように構成されうる。好ましくは、ＣＶＴシステムは、これに付随する、前記入力制御信号を受信するように構成されているサーボモーターを有し、これにより、入力制御信号に応答するサーボモーターの動作は、ＣＶＴシステムの制御ピンの移動を通じて歯車比の連続可変の変更を引き起こす。
【０１１８】
この実施形態は、図１１から１９の第１の実施形態によるチェーン伝動装置または図２０から２２の第２の実施形態によるベルト伝動装置を備えることができる。この実施形態は、ペダルスピンドルに同心軸状に取り付けられたモーターまたは自転車上の別の位置に取り付けられたモーターを備え、自転車を前方に推進する駆動力をもたらすことができる。しかし、この実施形態は、自転車の前方推進を補助するためのモーターを備えないが、従来の方式でペダルのみによる動力を与えることができる。しかし、本発明による自転車のこの実施形態は、スプロケットの回転方向にスプロケットに相対的な第１の部材の移動を検出するための手段および前記検出された移動を制御入力に変換するための手段を有する図１１から１９または図２０から２４に関してすでに説明されている種類のスプロケットアセンブリ（図示せず）を備えていなければならない。したがって、これらの手段を有するスプロケットアセンブリは、前の方で説明されているような本発明の前記実施形態によるものとすることができる。この実施形態では、スプロケットに相対的な第１の部材の移動量を示す制御入力を歯車装置調整機構３０７７と連携して使用する。
【０１１９】
歯車装置調整機構３０７７は、後輪３０５７のハブ３０４９に付随する形で取り付けられる。その機能は、ハブ３０４９が受けた駆動力と後輪３０５７の回転との間の適用される歯車比を変化させることである。歯車装置調整機構３０７７は、従来の変速機構を備えることができ、歯車比は不連続ステップで変更される。しかし、好ましくは、歯車調整機構３０７７は、無段変速装置（ＣＶＴ）を備える。無段変速装置（ＣＶＴ）は、最大値と最小値との間で無限に多くの数の有効歯車比で無段階に変化させることができる変速装置である。これは、いくつかの異なる差動歯車比を選択することのみを許す他の機械式変速装置とは対照的である。  ＣＶＴの柔軟性により、駆動シャフトはある範囲の出力速度について一定の角速度を維持することができる。
【０１２０】
ＣＶＴ  ３０７７は、任意の知られている種類のＣＶＴ変速機とすることができる。しかし、本発明による自転車で使用するようにＣＶＴ  ３０７７を修正するために、ＣＶＴ  ３０７７は、ＣＶＴ  ２７７の動作ピン３０７８の位置を調整するように動作する調整機構３０８０を備える。使用時に、ピン３０７８がＣＶＴ  ３０７７に向かって内向きに移動するか、またはＣＶＴ  ３０７７から離れる形で外向きに移動することで、ＣＶＴ  ３０７７の現在の歯車比が変化する。このピンの動作は、知られている様式に従う。しかし、本発明のこの実施形態でなされる修正では、調整機構３０８０を備えるようにＣＶＴ  ３０７７を修正し、スプロケットアセンブリからの制御入力に応答して調整機構３０８０を制御する。
【０１２１】
調整機構３０８０は、その出力シャフト３０８３上にピニオンギア３０８２を有するサーボモーター３０８１を備えるコンポーネントを有する。使用時に、サーボモーターのピニオンギア３０８２は、調整ボルトとナットとの組み合わせ３０８５を通じて、ＣＶＴ  ２７７に対してピン３０７８の位置を調整しそれによりＣＶＴ  ３０７７の歯車比を変更する大きな歯車３０８４を駆動する。調整機構のコンポーネントは、ハウジング３０８６に収納される。サーボモーター３０８１に付随する制御回路（図示せず）は、スプロケットアセンブリの板部材が自転車のペダルのうちの少なくとも前方のペダルに印加される人力圧力の下でスプロケットに相対的に移動した量を示すスプロケットアセンブリからの制御入力を含む信号を入力として受信する。その結果、歯車比を変更したい自転車乗りは、自転車のペダルのうちの少なくとも前方のペダルに圧力をかけることによってそうすることができ、したがってこれにより、板部材とスプロケットとの間に相対的回転変位が引き起こされ、またこれによりスプロケットアセンブリに付随するラックアンドピニオン機構が検出された移動を制御信号に変換する。この実施形態では、制御入力は、サーボモーター３０８１の動作を制御するために使用される電気制御信号または電子制御信号を含み、これにより、調整機構３０８０がピン３０７８の位置をＣＶＴ  ３０７７の内向きに、または外向きに変えるようにすることが好ましい。
【０１２２】
図２８は、本発明による自転車の別の実施形態を示している。以下の説明では、番号「４０」を先頭に付加した図１１から１９の説明、図２０から２４の説明、および／または図２５から２７の説明で使用されているような類似の番号を使用して、類似の部品を表し、実施形態の間の違いの説明がわかりやすくなるようにしている。
【０１２３】
図２８は、本発明の別の態様による自転車の後部の部分断面上面図である。本発明による自転車のこの実施形態は、ペダルスピンドルシャフト４０２０と同軸状に取り付けられる形で示されているようにモーターユニット４０７０を備えることができるが、モーターは、ペダルスピンドルシャフトと同軸状に取り付けられず、その代わりに自転車の別の部分に取り付けられうることは理解されるであろう。さらに、この実施形態は、モーターを備えず、図２５から２７に関して説明されている実施形態と同様に、自転車の後輪４０５７の後部ハブ４０４９に設けられているＣＶＴ  ４０７７の歯車比の調整を制御するためにスプロケットアセンブリ４０１０によってもたらされる制御入力を使用することができる。
【０１２４】
当業者であれば、この実施形態の以下の説明から、この実施形態の新規性のある特徴がこの実施形態だけに限定されず、本明細書で説明されている他の実施形態にも適用可能であることを理解するであろう。さらに、他の実施形態の新規性のある特徴は、本発明のこの実施形態に適用可能である。
【０１２５】
本発明による自転車のこの実施形態は、スプロケットが前大歯車４０１２を備えるという点で他の実施形態と異なる。前大歯車４０１２は、駆動ロッド４０９１の第１の端部上に設けられている第１のかさ歯車４０９０と係合する面取りした歯付き部分をその周上に有する。相補的な第２のかさ歯車４０９２が、駆動ロッド４０９１の第２の対向する端部上に設けられ、次いで、この第２のかさ歯車４０９２は、自転車の後輪４０５７のハブ４０４９上に取り付けられている後側の面取りした大歯車４０９３と係合する。駆動ロッドは、軸受４０９７、４０９７’によって回転可能に支持される。駆動ロッド４０９１ならびに第１および第２のかさ歯車４０９０、４０９３は、自転車のフレームの一部を形成する、つまり、後輪４０５７が回転可能に取り付けられる２つの後部に面するストラットのうちの一方を形成するハウジング４０９９内に収容することができる。使用時に、スプロケットアセンブリ４０１０の前大歯車４０１２に印加される駆動力は、第１および第２のかさ歯車４０９０、４０９２、駆動ロッド４０９１、および後大歯車４０９３を介して、後輪のハブ４０４９内に設けられているＣＶＴ  ４０７７に伝達される。この方法で、本発明のこの実施形態による自転車では、チェーンもしくはベルト駆動装置を使用しないが、前大歯車のスプロケット４０１２から自転車の後輪４０５７に駆動力を伝達するために歯車と駆動ロッドの組み合わせを使用する。
【０１２６】
上で説明されている違いに加えて、本発明のこの実施形態と他の実施形態との間の別の違いとして、大歯車のスプロケット４０１２に相対的なスプロケットアセンブリ４０１０の第１の板部材４０３０の移動を検出するための手段は、板部材４０３０の前面に隣接して取り付けられているアクチュエータリング部材４０５５を備えるという点が挙げられる。アクチュエータリング部材４０５５は、アクチュエータリング部材４０５５の軸方向移動を板部材４０３０から離れるように図１６から１９に例示されている種類のラックアンドピニオン機構４０１００、４０１００’に伝えるようにレバー部材４０９４と係合する面取り縁部分を有する。この実施形態では、他の実施形態と同様に、板部材４０３０は、自転車乗りによって人力圧力がペダル４０１６のうちの少なくとも１つの前方のペダルに印加されたときにいくつかの条件の下で大歯車スプロケット４０１２に相対的に限定された回転変位量を有するように構成される。概して、この実施形態のスプロケットアセンブリ４０１０は、上述の構造の違いを除き図１１から１９のスプロケットアセンブリと大部分は同様に動作する。さらに、この実施形態のＣＶＴ  ４０７７は、図２５から２７に関して説明されているＣＶＴ  ３０７７と大部分は同様に動作する。
【０１２７】
図２９から３５は、本発明による自転車の別の実施形態を示している。以下の説明では、番号「５０」を先頭に付加した図１１から１９の説明、図２０から２４の説明、図２５から２７の説明、および／または図２８の説明で使用されているような類似の番号を使用して、類似の部品を表し、実施形態の間の違いの説明がわかりやすくなるようにしている。
【０１２８】
図２９は、本発明の別の実施形態による駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。図３０は、図２９のスプロケットアセンブリの正面図であるが、図３１は、図２９の直線Ｂ−Ｂにそって切り取った側断面図であり、図３２は、図２９の直線Ｃ−Ｃにそって切り取った側断面図である。図３３は、図２９のスプロケットアセンブリの後面図であるが、図３４は、図３３の直線Ｄ−Ｄにそって切り取った側断面図であり、図３５は、図３３の直線Ｅ−Ｅにそって切り取った側断面図である。
【０１２９】
当業者であれば、この実施形態の以下の説明から、この実施形態の新規性のある特徴がこの実施形態だけに限定されず、本明細書で説明されている他の実施形態にも適用可能であることを理解するであろう。さらに、他の実施形態の新規性のある特徴は、本発明のこの実施形態に適用可能である。
【０１３０】
この実施形態のスプロケットアセンブリ５０１０は、第１および第２のスプロケット５０１２、５０１２’を備える。第１のスプロケット５０１２は、スプロケット取付部材５０３８に固定され、使用時に、自転車の第１のスプロケット５０１２から後輪に駆動力を伝達するためのチェーン伝動装置を駆動する。この実施形態の第１のスプロケット５０１２は、図１１から１９の実施形態のスプロケットとは対照的に内向きに垂れ下がるスパインを備えず、この実施形態のスプロケット取付部材５０３８は陥凹後面を有しない。しかし、スプロケット５０１２は、図１１から１９の実施形態のスプロケットおよびスプロケット取付部材と同様にして一緒に回転するようにスプロケット取付部材５０３８に固定され、したがって大部分は同じように機能する。
【０１３１】
第２の駆動スプロケット５０１２’は、一緒に回転するようにスプロケット取付部材５０３８にも取り付けられるが、ただし、図３１および３３を見ると最もよくわかるように第１のスプロケット５０１２とは反対の側に取り付けられる。第２のスプロケット５０１２’は、第２のチェーン伝動装置（図示せず）から駆動力を受けるように配置される。第２のチェーン伝動装置は、この実施形態においてペダルスピンドルシャフトと同軸状に取り付けられていないが、自転車のフレームの別の部分に取り付けられているモーターユニット（図示せず）によって駆動される。その結果、この実施形態は、モーターユニットから第２のスプロケット５０１２’に駆動力を伝達するための第２のチェーン伝動装置と、自転車の第１のスプロケット５０１２から後輪に駆動力を伝達するための第１のチェーン伝動装置の２つのチェーン伝動装置を有し、前記伝動装置は、ペダルを人力で操作する使用者、および／または第２のチェーン伝動装置を通じてモーターユニットによってもたらされる。
【０１３２】
スプロケットアセンブリ５０１０は、図１１から１９の実施形態に関して説明されている種類のアクチュエータリング部材５０５５を備える。
この実施形態では他の実施形態と同様に、第１の板部材５０３０は、第１のスプロケット５０１２のスプロケット取付部材５０３８に相対的な限定された回転変位量を有するように構成され、この移動を検出するための手段５０６２および検出された移動を制御入力に変換するための手段５０１００、５０１００’は、図２９から３５を見るとわかるように他の実施形態と同様にして実現される。移動検出手段のレバー５０６２は、取付用金具５０８８を使用してスプロケット取付部材５０３８に取り付けられる。
【０１３３】
図３６は、本発明の実施形態によるスプロケット１２に関する板部材３０の相対的変位を検出するための付随する手段１００、１００’を伴うスプロケットアセンブリ１０および自転車乗りが自転車に前進運動の動力を与えるのを補助するための付随する電源を伴うモーター７０を有する自転車５００を示している。図１２に示されている点線により、モーターの多数の可能な位置のうちのいくつかについて例示している。例えば、モーター７０は、前輪もしくは後輪のタイヤもしくはリムのうちの１つと係合するように取り付けられうる。あるいは、モーターは、後輪の駆動スプロケットもしくはアクスル、または前輪のアクスルに結合するように取り付けることができる。あるいは、これは、好ましい実施形態のうちのいくつかに関連して本明細書で開示されている新規性のある方法で取り付けることができ、これにより、モーターの回転子は、ペダルスピンドル２０と同軸状に取り付けられるか、またはペダルスピンドルから離れた位置に置かれ、第２のチェーン伝動装置もしくはベルトによって第２のスプロケットに連結される。
【０１３４】
図３７から４０は、本発明によるスプロケットアセンブリの別の実施形態を示している。以下の説明では、番号「７０」を先頭に付加した図１１から１９の説明、図２０から２４の説明、図２５から２７の説明、図２８の説明、図２９から３５の説明、および／または図３６の説明で使用されているような類似の番号を使用して、類似の部品を表し、実施形態の間の違いの説明がわかりやすくなるようにしている。
【０１３５】
この実施形態は、一般に、リングアクチュエータ部材もしくはプッシュプレートの移動を、モーターもしくはギアチェンジ機構などのペダル駆動式装置のコンポーネント用の制御信号に変換するための非接触型手段に関するものである。したがって、当業者であれば、この実施形態の以下の説明から、この実施形態の新規性のある特徴がこの実施形態だけに限定されず、本明細書で説明されている他の実施形態にも適用可能であることを理解するであろう。さらに、他の実施形態の新規性のある特徴は、本発明のこの実施形態に適用可能である。
【０１３６】
図３７は、図３８の直線Ｂ−Ｂにそった本発明の別の実施形態による駆動スプロケットアセンブリの側断面図である。図３８は、図３７のスプロケットアセンブリの正面図である。図３９は、図３７および３８のスプロケットアセンブリの板部材とスプロケット取付部材の拡大部分断面図である。図４０は、図３７から３９の駆動スプロケットアセンブリの分解斜視図である。
【０１３７】
この実施形態のスプロケットアセンブリ７０１０は、第１および第２のスプロケット７０１２、７０１２’を備える。第１のスプロケット７０１２は、スプロケット取付部材７０３８に固定され、使用時に、一配置構成において第１のスプロケット７０１２から例えば自転車の後輪に駆動力を伝達するためのチェーン伝動装置（図示せず）を駆動するが、ペダル駆動式装置は自転車とは別の装置を含みうる。この実施形態の第１のスプロケット７０１２は、図１１から１９の実施形態のスプロケットと同様に内向きに垂れ下がるスパイン７０１２ａを備えるが、内向きに垂れ下がるスパイン７０１２ａは、図１１から１９の実施形態のスプロケット内に延在するほどには内向きに延在しない。スプロケット７０１２は、図１１から１９の実施形態および他の実施形態のスプロケットおよびスプロケット取付部材と同様にして一緒に回転するようにスプロケット取付部材７０３８に固定され、したがって同じように機能する。
【０１３８】
第２の駆動スプロケット７０１２’は、一緒に回転するようにスプロケット取付部材７０３８にも取り付けられるが、ただし、図３７を見ると最もよくわかるように第１のスプロケット７０１２とは反対の側に取り付けられる。第２のスプロケット７０１２’は、第２のチェーン伝動装置（図示せず）から駆動力を受けるように配置される。第２のチェーン伝動装置は、この実施形態では、他の実施形態のうちのいくつかとは対照的に、ペダルスピンドルシャフトと同軸状に取り付けられていないが、自転車のフレームの別の部分に取り付けられているモーターユニット（図示せず）によって駆動される。その結果、この実施形態は、モーターユニットから第２のスプロケット７０１２’に駆動力を伝達するための第２のチェーン伝動装置と、自転車の第１のスプロケット７０１２から後輪に駆動力を伝達するための第１のチェーン伝動装置の２つのチェーン伝動装置を有し、前記伝動装置は、ペダルを人力で操作する使用者、および／または第２のチェーン伝動装置を通じてモーターユニットによってもたらされる。
【０１３９】
スプロケットアセンブリ７０１０は、図１１から１９の実施形態に関して説明されているのと似た、ただし正確に似てはいない、種類のアクチュエータリング部材７０５５またはプッシュプレート７９５５を備える。この実施形態における例外の１つは、アクチュエータリング部材７０５５が以下でさらに詳しく説明するように第１の板部材７０３０の検出された移動を制御入力に変換するための手段に対して非接触式に動作するように構成される。
【０１４０】
この実施形態では他の実施形態と同様に、第１の板部材７０３０は、第１のスプロケット７０１２のスプロケット取付部材７０３８に相対的な限定された回転変位量を有するように構成され、この移動検出するための手段７０６２および検出された移動を制御入力に変換するための手段７０１１０、７０１２０、７０１１２を備える。移動検出手段のレバー７０６２は、取付用金具７０８８および枢動ピン７０６６を使用してスプロケット取付部材７０３８に取り付けられる。
【０１４１】
他の実施形態と同様に、使用者が人力圧力をペダルのうちの少なくとも前方のペダルに印加したときに、第１の板部材７０３０は付勢要素７０５０によって制御される量だけスプロケット７０１２のスプロケット取付部材７０３８に対して回転変位させられる。この回転変位により、レバー７０６２は、図３９を見ると最もよくわかるように、レバー７０６２の遠位端がアクチュエータリング部材またはプッシュプレート７０５５と係合し、それをスプロケット７０１２のスプロケット取付部材７０３８から離れる形で軸方向に移動させるようにその通常の位置から枢動する。プッシュプレート７０５５の検出された軸方向の移動を変換するための手段７０１１０、７０１２０、７０１１２は、非接触型手段を備える、つまり、プッシュプレート７０５５は、本発明の他の実施形態とは対照的に前記手段７０１１０、７０１２０、７０１２１と物理的に接触せず、アクチュエータリング部材／プッシュプレートが変換手段の一部と物理的に係合する。この実施形態では、手段７０１１０、７０１２０、７０１１２は、プッシュプレート７０５５上に搭載された帯磁要素７０１１０およびカラー７０１２０上に取り付けられているホール効果センサーなどのセンサー７０１１２を備え、これにより、前記軸方向のアクチュエータ部材７０５５の移動によってセンサー７０１１２に相対的な帯磁要素７０１１０の移動が引き起こされる。センサー７０１１２は、カラー７０１２０の周囲表面上に形成された陥凹部内に板を使って取り付けられる。この実施形態を示す図では１つのセンサーしかし例示されていないけれども、複数のセンサーがありうる。カラー７０１２０は、スピンドル７０２０に相対的な固定された軸方向位置でスプロケットアセンブリの背後に留められる。帯磁要素は、前記アクチュエータリング部材７０５５のカラー部分７０５５ａ上に搭載されうる。帯磁要素７０１１０は、プッシュプレートがスプロケット取付部材７０３８から離れる形で軸方向に移動するときに、帯磁または磁気要素がセンサー７０１１２の方へ移動するようにプッシュプレート７０５５上に配置されうる。帯磁要素７０１１０は、リング形状の磁気要素を備えることができるか、またはプッシュプレート７０５５上に搭載された複数の独立した、ただし、相隔てて並ぶ磁気要素を備えることができる。センサーに相対的な磁気要素７０１１０の移動は、ペダル駆動式装置のモーターもしくはギアチェンジデバイスなどの別のコンポーネント用の制御入力信号に変換されうるセンサーの磁場の変動を引き起こす。
【０１４２】
この実施形態と本明細書で説明されている他の実施形態とのさらなる違いは、水、汚れ、および／または他の汚染物質がスプロケットアセンブリ７０１０内に、およびより具体的には、プッシュプレート７０５５、移動検出手段７０６２、および検出された信号をペダル駆動式装置の別のコンポーネント用の制御入力に変換するための手段７０１１０、７０１２０、７０１１２を収納するスプロケットアセンブリの側部に侵入するのを防ぐように機能する保護カバー７０１２３をスプロケット取付板７０３８の背後に備える点である。
【０１４３】
この実施形態は、リングアクチュエータ部材もしくはプッシュプレートの移動をペダル駆動式装置のコンポーネント用の制御信号に変換するための非接触型手段を有する結果、多くの利点を有している。利点の１つは、変換手段を実装するための部品点数を減らせるという点である。さらなる利点は、プッシュプレートと変換手段の一部との間の接触を回避することを通じて摩耗を減らせるという点である。さらなる利点として、非接触型変換手段の感度を、プッシュプレートと変換手段の一部との間に物理的係合を必要とする他の実施形態に比べて高めることができる点が挙げられる。
【０１４４】
この実施形態および他の実施形態では、ペダル駆動式装置のペダル７０１８のうちの少なくとも前方のペダルに人力圧力が印加されていないときに第１の板部材７０３０に対してスプロケット取付部材７０３８を第１の位置に付勢する複数の付勢要素７０５０を、前記付勢要素７０５０の少なくとも１つの付勢要素が前記ペダル７０１８のうちの前方のペダルに人力圧力が印加されたときに前記付勢要素のうちに他方の付勢要素の前に係合される構成をとるように配置することができる。その結果、前記付勢要素７０５０のうちの前記少なくとも１つの付勢要素は、スプロケット取付部材７０３８に関する前記第１の板部材７０３０の可能な行程の第１の部分に対するスプロケット取付部材７０３８に対する第１の板部材７０３０の移動を制御する。これら複数の付勢要素７０５０は、付勢要素の第１のセットおよび付勢要素の第２のセットを含むことができ、付勢要素の前記第１のセットは、人力圧力が前記ペダルのうちの前方のペダルに印加されたときに付勢要素の第２のセットの前に係合されるように構成される。これにより、付勢要素の第１のセットは、スプロケット取付部材７０３８に対する前記第１の板部材７０３０の可能な行程の第１の部分に関して、スプロケット取付部材７０３８に対する第１の板部材７０３０の移動を制御する。第１のセットの付勢要素、つまり、バネ７０５０は、付勢要素の前記第２のセットを含むものに比べて長く、軟らかいバネであってよい。この配置構成の利点は、スプロケットアセンブリが、スプロケット取付部材７０３８に関する第１の板部材７０３０の可能な回転調整の最初の部分について使用者が人力圧力をペダル７０１８に印加することに対し、スプロケット取付部材７０３８に関する第１の板部材７０３０の可能な回転調整の後続部分と比べてより強く応答する点である。さらに、付勢要素７０５０は、付勢要素の３つまたはそれ以上のセットに分けることも可能であり、それぞれのセットは先行するセットより短く、かつ硬く（バネ係数が高い）、したがって、使用者がペダルに加える圧力に対するスプロケットアセンブリの応答性は、使用者によって印加される人力圧力が高まるにつれ次第に感度を弱めてゆく。
【０１４５】
図４１および４２は、本発明によるモーターおよびスプロケットアセンブリの別の実施形態を示している。この実施形態は、図１１から１９、図２０から２４、図２５から２７、図２８、図２９から３５、図３６、および図３７から４０ならびにいくつかの新しい図で示されている実施形態のうちのいくつかからの要素の組み合わせである。当業者であれば、この実施形態の新しい特徴は、本発明の他のすでに説明されている実施形態における好適な修正とともに利用することができることを理解するであろう。
【０１４６】
図４１および４２を参照すると、本発明によるモーターおよび駆動機構アセンブリの一実施形態が示されている。前記モーターおよび駆動機構アセンブリを有する自転車などの装置は、外部からもたらされる駆動力をモーターの補助シャフト８０３２に印加するための人力操作可能なペダル８０１０の形態の手段を備えることができ、前記補助シャフト８０３２は例えば自転車のペダルスピンドルを含む。ペダル８０１０は、人力でもたらされる駆動力を受けるための前記ペダルスピンドル８０３２とともに回転するように固定されている。モーターは、モーターがもたらす駆動力を受けるためのモーターシャフト８０３５を有する。第１のトルク伝達経路は、人力でもたらされる駆動力をペダル駆動式装置のスプロケット８０４２を備える駆動機構に伝達するために設けられ、第２のトルク伝達経路は、モーターがもたらす駆動力をペダル駆動式装置の前記スプロケット８０４２に伝達するために設けられている。第１の一方向駆動手段８０５０は、スプロケットが第２のトルク伝達経路を通じてモーターがもたらす駆動力によって駆動されているときにペダルスピンドルが惰性で回ることができるようにペダルスピンドル８０４２とスプロケット８０４２との間の第１のトルク伝達経路内に設けられる。
【０１４７】
この配置構成の利点は、フリーホイールスプロケットを自転車の後輪に設ける必要がないという点にある。これは、第１の一方向駆動手段８０５０が、モーター駆動装置が動作しているときにペダルスピンドル１が慣性で回ることを可能にすることに加えてこの機能を備えるからである。
【０１４８】
第１のトルク伝達経路は、少なくとも外部駆動力を与えるための手段、つまり、人力操作可能なペダル８０１０、補助シャフト８０３２、つまり、ペダル８０１０が一緒に回転するように固定されているペダルスピンドル、および第１の一方向駆動手段８０５０を備える。第１の一方向駆動手段８０５０は、ペダルスピンドル８０３２をスプロケット８０４２に機械的に結合し、第１の一方向駆動手段８０５０は、ペダル８０１０に印加される人力でもたらされる駆動力をスプロケット８０４２に伝達し、これによりスプロケットを回転させる。第１の一方向駆動手段８０５０は、スプロケットがモーターシャフト８０３５によって駆動されているときにペダルスピンドルが慣性で回ることも可能にする。第１の一方向駆動手段は、オーバーランニングベアリング８０５０またはオーバーランニングクラッチなどのフリーホイールデバイス、または一方向駆動手段の出力部材を通して駆動力を印加することを可能にするが、入力部材が前記第１の一方向駆動手段を通じて駆動力が伝達されないときに慣性で回るのに適しているデバイスを備えることができる。
【０１４９】
第２のトルク伝達経路は、少なくともモーターシャフト８０３５と、モーターシャフト８０３５をスプロケット８０４２に機械的に結合するモーターのケーシング８０３８内に収納されている歯車機構と、歯車機構とスプロケットとの間にある第２の一方向駆動手段８０５５とを備える。歯車機構はある減速比を有し、モーターがもたらす駆動力をモーターシャフトから駆動機構、つまり、スプロケットに前記減速比で伝達するように動作する。歯車機構は、回転軸がモーターシャフトの回転軸に対して所定の量だけオフセットされている遊星歯車８０４０を有する遊星歯車機構を備えることができる。第２の一方向駆動手段８０５５は、スプロケット８０４２が外部からもたらされる駆動力をペダルスピンドル８０３２に加えることによって駆動されている場合、第２の一方向駆動手段８０５５は、モーターシャフトが静止状態の留まることを可能にする、つまり、人力で印加される駆動力によってさらに駆動されるのを妨げるように配置される。第２の一方向駆動手段は、オーバーランニングベアリングまたはオーバーランニングクラッチなどのフリーホイールデバイス、または一方向駆動手段の出力部材を通して駆動力を印加することを可能にするが、入力部材が前記第２の一方向駆動手段を通じて駆動力が伝達されないときに慣性で回るのに適しているデバイスを備えることができる。
【０１５０】
これにより、高速モーターを使用することが可能になり、これにより歯車機構は好適な減速比をモーターの出力シャフトに適用し、スプロケットを高トルクおよび低速で回転させる（相対的に言って、モーターシャフトのほか回転速度と比較したとき）。
【０１５１】
図４１から４２により明示的に示されているように、モーターおよびスプロケットアセンブリは、モーター、軸受８０６３によって支持されているモーターの回転子の中空シャフト８０３５、モーターの一端のところの端部カバー８０７１、つまり、遊星歯車機構のケーシング８０３８、遊星歯車機構のケーシング８０３８内に固定されている内歯車環８０３４、モーターの中空シャフト８０３５の周りに固定された偏心輪８０３７、および中空シャフト８０３５とシャフト８０３５から偏心輪８０３７にトルクを伝達するための偏心輪８０３７との間に配設されている平キーを備える。遊星歯車８０４０は、偏心輪とともに回転するように、軸受８０３９のペアを使って偏心輪８０３７の外周に嵌合され、内歯車環８０３４の歯と係合するが、いくつかの実施形態では１つの軸受しか使用しない。遊星歯車キャリア８０５８は、軸受８０５１を使ってケーシング８０３８内に支持される。浮遊継手フランジ８０５９は、遊星歯車８０４０と遊星歯車キャリア８０５８との間に配置されている。遊星歯車は、その周近くで半径方向に延在する少なくとも２つの対向する細長い開口８０６０を有する。遊星歯車キャリア８０５８は、その周の対向する縁に形成された２つの細長い内向きに垂れ下がっている開放端スロット８０４９を有し、遊星歯車キャリア１１の細長いスロット８０４９は、遊星歯車の開口８０６０から約９０度の角度で離間される。浮遊継手フランジ８０５９は、その対向する面のそれぞれにスライドブロック８０６１のペアを有し、フランジの一方の面上の前記スライドブロックの第１のペアは、フランジの対向側の面上に形成されたブロックの第２のペアから９０度の角度で離間されている。スライドブロックの第１のペアは、遊星歯車の細長い開口内に摺動可能に配置されるように構成されるが、スライドブロックの第２のペアは、遊星歯車キャリアのスロット内に配置されるように構成される。遊星歯車内の開口および遊星歯車キャリア内のスロットと連携するフランジ継手８０５９内のスライドブロックの２つのペアの機能は、モーターシャフトの回転軸に関する遊星歯車の偏心移動を受け入れ、遊星歯車から遊星歯車キャリアに、したがってチェーン伝動装置８０４２にモーターの駆動力を伝達させることである。遊星歯車から遊星歯車キャリア１１にモーターの駆動力を伝達させるために、スプロケット／チェーン伝動装置８０４２とともに回転するように第２の一方向駆動手段を介して遊星歯車キャリアを結合する。
【０１５２】
ペダルの中央スピンドル８０３２は、モーターの中空シャフト８０３５内に自在に配設され、モーターシャフトと同軸に取り付けられる。ペダルの中央スピンドルは、軸受を使ってモーターの中空シャフトおよび遊星歯車キャリア内に支持される。ペダルのクランク８０１０は、ペダルの中央スピンドル８０３２の端部に配設される。アセンブリのスプロケット側にあるペダルのクランク８０１０には、前記ペダルスピンドル８０３２上に固定されている一方向フリーホイール８０５０を備える第１の一方向駆動手段が付随する。
【０１５３】
図４１および４２に示されているように、トルクセンサー機構の構造部材は、モーターのケーシングの右側に配置され、電気モーターの作動状態を制御するように設計されているコントローラは、モーターの左端キャップ内に配置される。
【０１５４】
トルクセンサーは、駆動ディスク８０４５の形態の第１の環状板タイプの部材および被駆動ディスク８０４４の形態のチェーンプーリーまたはスプロケット取付部材を備える。チェーンプーリーまたは駆動スプロケット８０４２は、ボルトもしくはネジによって被駆動ディスク８０４４の外縁に固定される。チェーンガード８０４３は、自転車乗りが作動しているチェーンプーリーおよびチェーンに接触しないよう防止するためチェーンプーリー８０４２に隣接する外側上に配置される。圧縮バネ８０５６の形態の付勢要素は、駆動ディスク８０４５と被駆動ディスク８０４４との間の周に接するように配置される。駆動ディスク８０４５は、例えば、一方向軸受を備えることができる第２の一方向駆動手段の外輪に固定される。一方向軸受の内輪は、スピンドルの中央シャフト８０３２に固定される。シフトレバー８０４７の形態の多数のレバー部材が、駆動ディスク８０４５の内側ディスク面上に配置される。シフトレバー８０４７は、各シャフトピン８０４８の上に嵌合し、駆動ディスク８０４５の内側ディスク面に固定されているシャフトピン８０４８の周りを回転することができる。各ラグまたはピン８０４６は、被駆動ディスク８０４４とシフトレバー８０４７に対応する駆動ディスク８０４５との間の結合面上に配置され、したがって、駆動ディスク８０４５が移動し、被駆動ディスク８０４４に相対的な角度変位を引き起こしたときに、ラグ８０４６はシフトレバー８０４７をそのシャフトピン８０４８の周りに回転させる。プッシュディスク８０５４は、駆動ディスク８０４５のキャビティ内に配置され、スピンドルシャフト８０３２の上に嵌合する。プッシュディスクは、スピンドルシャフトにそって軸方向に摺動することができる。プッシュディスクピン８０５２は、プッシュディスク８０５４のセンター穴の隣に配置される。第１のスロット穴８０５３は、スピンドルシャフト８０３２上に配置され、プッシュディスクピン８０５２が第１のスロット穴８０５３を通過し、シフトレバー８０４７の駆動作用の下でプッシュディスク８０５２と一緒に同じ軸方向に移動することができる。
【０１５５】
すでに説明されているように、浮遊継手フランジ８０５９は、遊星歯車８０４０と遊星歯車キャリアまたは出力フランジ８０５８との間に配置される。遊星歯車の周の近くに形成された２つの対向する開口は、遊星歯車８０４０のディスク面上に配置された２つの一般的に矩形のスルーホール８０６０を備える。遊星歯車キャリアまたは出力フランジ上の２つの開放端スロットは、出力フランジ８０５８のディスク面上に配置された２つの一般的に矩形のスルーホール８０４９を備える。２つの隆起した矩形のスライドブロック８０６１は、フランジの周上のそれらの間で９０度の内包角となるように結合フランジ８０５９のディスク面のそれぞれに配置される。矩形スライドブロック８０６１は、遊星歯車８０４０上の２つの矩形のスルーホール８０６０および出力フランジ８０５８上の２つの矩形のスルーホール８０４９内に挿入され、この手段によって遊星歯車８０４０の動力を出力フランジ８０５８に伝達することができる。第２の一方向駆動手段は、ネジ接続を通じて出力フランジ８０５８に固定される。一方向フライホイール８０５５は、第２の一方向駆動手段として働き、その外縁は、ボルト８０５７によって被駆動ディスク８０４４に固定される。出力フランジ８０５８の外縁は、軸受８０４１によってモーターのケーシング８０３８内に支持され、さらなる軸受８０５１は、出力フランジ８０５８の内側の穴の中に配置され、スピンドルシャフト８０３２を支持する。
【０１５６】
スピンドルシャフト８０３２は、センタースルーホール８０６４を有する。これは、第１のスロット穴の反対側に第２のスロット穴８０７２も有する。第２のスロット穴８０７２に対応するスピンドルシャフト８０３２上に配置されている磁気リング８０７０があり、スピンドルシャフト８０３２にそって軸方向に摺動しうる。磁気リングピン８０７４は、磁気リング８０７０内に放射状に挿入される。プッシュロッド８０６５が、移動可能にスピンドルシャフト８０３２のセンター穴８０６４内に入れられる。プッシュロッド６４の一端がプッシュディスクピン８０５２に接し、プッシュロッド８０６４の他端が磁気リングピン８０７４と係合する。プッシュロッド８０６５は、プッシュディスク８０５４の軸方向移動を磁気リング８０７０に伝達し、磁気リング８０７０がプッシュロッド８０５４と同期してスピンドルシャフトにそって軸方向に移動することができるように設計されている。伸縮バネ８０７３は、センターシャフト８０３２のセンター穴６４内に配置され、磁気リング８０７０上の磁気リングピン８０７４がプッシュロッド８０６５に接している状態を保持し、これによりプッシュディスクピン８０５２を介してプッシュディスクがシフトレバー８０４７に接している状態を保持する。磁気ディスク８０６６は、磁気リング８０７０に隣接して配置され、センターシャフト８０３２に固定され、センターシャフト８０３２と一緒に同期して回転することができる。
【０１５７】
エンドキャップ８０７１が、モーターのケーシングの左端に配置されている。好適な電子コンポーネント要素がコントローラ用に取り付けられている回路基板８０６７が、エンドキャップ８０７１の内側に固定される。それに加えて、ペダルのクランク８０１０にかかるペダルからの圧力を検出するための第１のホール素子８０６９およびペダルのクランク１０の回転角度を検出するための第２のホール素子８０６８を回路基板８０６７上に取り付ける。
【０１５８】
動作時に、自転車乗りがペダルを交互に押すことによって自転車をこぎ始めると、ペダルの圧力により、クランク８０１０を介してスピンドルシャフト８０３２が回転する。一方向軸受８０５０を備える第１の方向駆動手段は、それと同期して駆動ディスク８０４５を回転させる。駆動ディスク８０４５は、圧縮バネ８０５６を圧縮して被駆動ディスク８０４４をそれと一緒に回転させる。その結果、被駆動ディスク８０４４に固定されたチェーンプーリー８０４２は、チェーンを介してペダル駆動式装置、例えば、自転車を駆動し、前進させることができる。それと同時に、自転車乗りによって駆動ディスク８０４５に印加される回転トルクが圧縮バネ８０５６を圧縮して、自転車が受ける運動抵抗をオーバーライドし、それにより、駆動ディスク８０４５と被駆動ディスク８０４４との間に角度変位が引き起こされる。次いで、被駆動ディスク８０４４上のラグ８０４６が、駆動ディスク８０４５上のシフトレバー８０４７と接触し、シフトレバー８０４７をそのシフトピン８０４８の周りに回転させて、シフトレバー８０４７の端部がプッシュディスク８０５４を押してスピンドルシャフトにそってその軸方向移動を引き起こす。プッシュディスク８０５４の軸方向移動は、プッシュディスクピン８０５２、プッシュロッド８０６５、および磁気リングピン８０７４を介して軸リング８０７０を駆動し、スピンドルシャフトにそった軸方向移動を引き起こす。この時点で、回路基板８０６７に接続されている第１のホール素子８０６９が、磁気リング８０７０の移動の結果生じる磁力の変化を検出し、変換の信号を制御回路に送る。第１のホール素子８０６９によって検出された磁気リング８０７０の移動に応答して、制御回路は、電気モーター８０３６に電力を供給し始め、電気モーター８０３６を回転させる。電気モーター８０３６からの出力トルクを、自転車乗りによってペダルに印加されるトルクと組み合わせて、自転車の駆動力を形成する。この組み合わされた駆動力は、チェーンを通じてチェーンプーリー８０４２によって自転車の後輪に伝えられる。
【０１５９】
制御回路は、第１のホール素子８０６９によって検出された磁気リング８０７０の移動量に応答して電気モーター８０３６への供給電流を調節することができる。したがって、電気モーター８０３６からの出力トルクは、自転車乗りによってペダルに印加されるトルクの大きさに比例する。
【０１６０】
自転車乗りによってペダルに印加されるトルクが圧縮バネ８０５６を十分に圧縮できないレベルにまで下がった場合、制御回路は、電気モーターに供給する電力を遮断する。自転車乗りが左右の足で交互にペダルを圧すことによって自転車をこぐときに電気モーターのスイッチＯＮ／ＯＦＦを繰り返す減少を回避するために、スピンドルシャフト８０３２の回転を検出するように設計された要素を制御回路上に配置する。磁気ディスク８０６６が、磁気リング８０７０に隣接する側に設けられ、スピンドルシャフト８０３２に対してそれと一緒に回転するように固定される。この状況では、つまり、スピンドルシャフト８０３２がまだ回転している間に圧縮バネ８０５６が圧縮されず、回路基板８０６７上の第２のホール素子８０６８が磁気ディスク８０６６上の磁気素子の回転を検出し、信号を制御回路に送信し、制御回路は電源の頻繁なスイッチＯＮ／ＯＦＦを回避するために電気モーターへの電力供給を数秒間継続し、これにより自転車乗りが電気モーターからの間欠的出力増大を感じていやな思いをすることを防ぐ。電力供給の継続のこの機能は、坂を上るときに特に好ましいものである。磁気ディスク８０６６およびホールセンサー８０６８は、磁気ディスク８０６６がどれだけ素早く回転するかの決定を通じて装置に速度信号を送ることもできる。
【０１６１】
遊星歯車８０４０と出力フランジ８０５８との間に配置されている継手フランジ８０５９は、スライドブロック駆動シャフトカップラーを備えるコンポーネントの３部に分かれたセットを形成する。遊星歯車８０４０が電気モーターの中空モータースピンドル８０３５によって駆動される場合、継手フランジ８０５９の一方の側のスライドブロック８０６１は、遊星歯車８０４０のディスク面上の矩形のスロット８０６０によって駆動され、したがって、継手フランジ８０５９は遊星歯車８０４０とともに回転する。その一方で、継手フランジ８０５９の他方の側では、スライドブロック８０６１が出力フランジ８０５８を一緒に回転させる出力フランジ８０５８のディスク面上の矩形のスロットに挿入される。出力フランジ８０５８は、軸受８０４１によってケーシング８０３８内に支持され、遊星歯車８０４０は、軸受８０３９によって電気モーターの中空スピンドル８０３５上に取り付けされている偏心輪８０３７上に支持されるので、遊星歯車８０４０は、偏心輪８０３７によってもたらされるオフセットに従って回転し内歯車環８０３４と係合する。継手フランジ８０５９の両側のスライドブロック８０６１は、遊星歯車８０４０上の矩形のスロット８０６０と出力フランジ８０５８上の矩形のスロット８０４９内で摺動することができるため、継手フランジ８０５９は、異なる軸方向の線路を通じて作動軸遊星歯車８０４０および出力フランジ８０５８を連結し、出力をそれらの間に伝達する。カンタータバランス要素を遊星歯車８０４０に隣接して配置することで（８０６２）、遊星歯車８０４０の偏心回転によって生じる遠心力を相殺することができる。他の実施形態では、釣り合いは、（第１の）遊星歯車と回転位相が１８０度ずれた状態で配置されている第２の遊星歯車によって達成されうる。
【０１６２】
トルクセンサーおよびコントローラがモーターおよびスプロケットアセンブリの外側に配置される実施形態とは対照的に、これらをアセンブリ全体が一体化した１つのアセンブリとして組み立てられるようにアセンブリのケーシング内に移動すると都合がよい。さらに、アセンブリの外側に元々露出していたコンポーネントは、今では、アセンブリのケーシングによって保護されており、したがって、砂、ほこり、または雨の侵入が排除される。それに加えて、配線または同様のものの露出が減っており、摩耗もしくは摩滅による損傷も低減されるか、または回避されうる。
【０１６３】
他の実施形態とは対照的に、遊星歯車と出力フランジ継手との間の元のピン／スリーブ動力伝達構造は、スライドブロックタイプの軸継人力伝達構造に変更される。そのため、この構造は、より高いトルクを伝え、より安定した、信頼性の高い動作をすることができる。
【０１６４】
さらなる改善が図４２に示されている。この改善では、圧縮バネを受け入れるためのバネスロット８０８１は、駆動ディスク８０４５と被駆動ディスク８０４４の結合面上に配置される。圧縮バネ８０５６および短い圧縮バネ８０５６’は、各バネスロット８０８１内に配置される。短いバネ８０５６’の長さは、駆動ディスク８０４５が被駆動ディスク４４と結合された後に形成される通常のバネスロット８０８１の長さよりも短い。したがって、初期状態では、短いバネ８０５６’は自由な状態にあり（つまり、圧縮されていない状態）、以下の作業状態が確立される。自転車乗りがペダルをこぎ始めると、駆動ディスク８０４５は最初に通常の圧縮バネ８０５６を圧縮するだけであり、これにより、トルクセンサーおよびコントローラを介して電気モーターを始動し、自転車乗りがペダルの圧力を高めるにつれ、駆動ディスク８０４５と被駆動ディスク８０４４との間の相対的角度変位はさらに増大し、駆動ディスク８０４５は短い圧力バネ８０５６’と接触し始め、短い圧力バネ８０５６’も圧縮し、この時点で、通常のバネ８０５６と短いバネ８０５６’が両方とも圧縮され、制御回路は駆動ディスク８０４５と被駆動ディスク８０４４との間の相対的角度変位が増大するとトルクセンサーからの信号に応答して電気モーターへの出力を増大する
この改善において、通常のバネ８０５６および短いバネ８０５６’は、モーターによる所望の出力増大効果を得るために、特定の長さ、剛性、および数を、必要に応じて組み合わせて有するように選択されうる。
【０１６５】
その結果得られる装置の出力増大性能は、以下のように改善できる。装置が平坦な道路を走行しているときに、走行抵抗は最初は低いので自転車乗りがペダルに加える圧力が高くない場合でも適切な出力増大を得ることができ、坂を上るか、または重量物を載せて始動した場合、より高い圧力をペダルに加えなければならず、この時点において、電気モーターをより高い出力を生み出すように制御することができ、自転車乗りは十分な出力増大を得ることができる。
【０１６６】
図４３に示されているように、被駆動ディスク８０４４に固定されているチェーンプーリー８０４２およびチェーンガード８０４３は、装置の重量を減らし、装置の動作／運動時に発する騒音を低減するために装置を駆動するチェーンをベルトで置き換えるようにベルト車輪８０３３で置き換えることができる。
【０１６７】
図４４および４５に示されているように、遊星歯車８０４０と出力フランジ８０５８との間に配置されている継手フランジ８０５９からなるスライドブロック駆動軸継手を備えるコンポーネントの３部に分かれているセットをその周上に配置されている４つのスロット８０７８’を有する継手フランジ８０５９’で置き換えることができる。遊星歯車８０４０’は、もはや、スライドブロックを受け入れるための開口を有していないが、その代わりに、使用時に継手フランジ８０５９’内のスロット８０７８’のうちの各スロット内に摺動可能に配置されるスライドブロック８０７７’が取り付けられている一対の対向するピン８０７５’を有する。同様に、出力フランジも、出力フランジ上の一対のピンが遊星歯車上の一対のピンと９０度回転位相外れとなっているスライドブロック８０７７’が取り付けられている一対の対向するピン８０７５’を有する。コンポーネントのこの３部に分かれているセットの動作は、図４１および４２の実施形態を参照しつつ説明されているものと本質的に同じであるが、より単純な構造となっている。
【０１６８】
図４６および４７は、スロット８０７８’’がピン取付スライドブロックではなく転がり軸受またはブッシングを受け入れるために湾曲した谷底部を有するという事実を除き、継手フランジ８０５９’’が図４４および４５のものに類似しているスライドブロック駆動軸継手を備えるコンポーネントの別の３部に分かれるセットを示している。遊星歯車は、一対のピン８０７５’’を備えるが、ピン上には、転がり軸受８０７９’’（図４６および４７）またはブッシング８０８０（図４７および４８）が取り付けられる。転がり軸受８０７９’’またはブッシング８０７９は、他のコンポーネントでの摩耗が少ないという点でスライドブロックに勝る。転がり軸受８０７９’’は、ブッシング８０８０に勝るが、ブッシングは、より安価な選択肢である。
【０１６９】
すべての実施形態において、モーターは、直流（ＤＣ）ブラシレスモーターであるものとしてよい。
知られている原動機付き自転車と比較して、本発明は、少なくとも以下の利点を有する。
【０１７０】
（１）本発明は、減速遊星歯車機構に直接連結され、遊星歯車は輪歯車に比べて歯が少ないか、または口径が小さいという事実により、最小のスペースサイズで十分な速度伝達比を得られる、中空シャフトを有する専用設計のモーターを使用する。したがって、ペダルの中央スピンドルと併せた部品のすべてが、同軸駆動アセンブリとして構成されるものとしてよく、したがって、構造はコンパクトになり、自転車は軽量になり、その動作の自由度が高まる。
【０１７１】
（２）本発明は、ペダル駆動もしくはモーター駆動のいずれかのために、自転車の後輪に取り付けられた標準的な外部または内部伝動機能と組み合わせて使用することができる。速度比は、丘または平地のいずれかでさまざまな範囲の速度に対して最良の駆動効率で自転車を運転することができるように自転車に乗っている間に変化させることができる。
【０１７２】
（３）本発明は、非常に実用的であり、既存の自転車に、その中央スピンドルを少し修正した後直接取り付けることができる。
（４）駆動モードが上記の構造に基づく場合、これは乗っているときの乗り手の労力を軽減することができる。
【０１７３】
（５）本発明は、発電機能を有する室内用固定式自転車となるように部分的に修正することができ、バッテリなどの他の機能は、坂を下るときに自転車の慣性モーメントによって、または使用者がペダルをこぐことによって、充電することができる。
【０１７４】
（６）本発明は、構造の点で新規性があり、外形が単純であり、さまざまな種類の電動補助動力自転車または電動アシスト自転車に適用することができる。
本発明は、図面と前記の説明において詳しく例示され説明されているが、その性格上例示的であり、制限的でないと考えられ、例示的な実施形態のみが示され説明されており、またいかなる形でも本発明の範囲を制限しないことは理解されるであろう。本明細書で説明されている特徴はどれも、任意の実施形態とともに使用することができることは理解されうる。例示的な実施形態は、互いに、または本明細書で参照されていない他の実施形態について排他的でない。したがって、本発明は、上述の例示的な実施形態のうちの１つまたは複数の組み合わせを含む実施形態も構成する。本明細書で述べたような本発明の修正および変更は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく加えることができ、したがって、このような制限のみが、付属の請求項によって指示されているものとして課されるべきである。
【０１７５】
以下の請求項および本発明の前の方の説明において、明示的な言い回しまたは必要な言外の意味により文脈上別の解釈をする必要がある場合を除き、「含む、備える（原文で単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」または「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」もしくは「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などの変化形）」という言い回しは、包含的な意味で使用される、つまり、述べられている特徴が存在することを指定するが、本発明のさまざまな実施形態におけるさらなる特徴の存在もしくは追加を除外しない。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【国際調査報告】
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