(57)【要約】      （修正有）【課題】モータを有する自転車用駆動装置において、モータをハウジング内で適切に冷却する。【解決手段】この駆動装置は、ハウジング１２と、モータ３０と、クランク軸と、フィン部材４４と、を備えている。モータ３０はハウジング１２内に配置される。クランク軸は、第１回転軸線回りにハウジング１２に対して回転可能に支持される。フィン部材４４は、ハウジング１２に対して回転可能に配置される。フィン部材４４は、クランク軸の回転に応じて回転し、ハウジング１２内に気流を生成するよう、クランク軸１４に機能的に連結されている。【選択図】図３
2015189468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されるモータと、
第１回転軸線回りに前記ハウジングに対して回転可能に支持されるクランク軸と、
前記ハウジングに対して回転可能に配置されるとともに、前記クランク軸に機能的に連結され、前記クランク軸の回転に応じて回転して前記ハウジング内に気流を生成する少なくとも１つのフィン部材と、
を備えた自転車駆動装置。
【請求項２】
前記ハウジング内に配置され、前記クランク軸に機能的に連結されて複数のギア比を選択可能とする変速機構を備えた請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項３】
前記変速機構は、前記クランク軸の回転に応じて第２回転軸線回りに前記ハウジングに対して回転可能な回転出力部材を有する、請求項２に記載の自転車駆動装置。
【請求項４】
前記フィン部材は、前記第２回転軸線回りに前記ハウジングに対して回転可能に配置されている、請求項３に記載の自転車駆動装置。
【請求項５】
前記フィン部材は、前記回転出力部材に配置され、前記クランク軸の回転に応じて前記第２回転軸線回りに前記回転出力部材と一体的に回転する、請求項３に記載の自転車駆動装置。
【請求項６】
前記フィン部材は、前記第１回転軸線に対する径方向の、前記モータの最外部に対して径方向外側に配置されている、請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項７】
前記フィン部材と前記モータとの間の通路が遮断されず、前記フィン部材から生成された気流が前記通路を通じて前記モータに直接達するよう、前記フィン部材が前記モータに対して配置されている、請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項８】
前記ハウジング内の内面に装着されたモータ駆動回路をさらに備えた、請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項９】
前記フィン部材と前記モータ駆動回路との間の通路が遮断されず、前記フィン部材から生成された気流が前記通路を通じて前記モータ駆動回路に直接達するよう、前記フィン部材が前記モータ駆動回路に対して配置されている、請求項８に記載の自転車駆動装置。
【請求項１０】
前記フィン部材は、前記第１回転軸線に対して垂直な方向から見て前記モータと前記モータ駆動回路との間に配置されて回転する、請求項８に記載の自転車駆動装置。
【請求項１１】
前記クランク軸の回転に応じて第２回転軸線回りに前記ハウジングに対して回転可能な回転出力部材を有する変速機構をさらに備え、
前記変速機構は、前記第２回転軸線に垂直な平面に沿った方向に前記モータと前記モータ駆動回路との間に配置されている、
請求項８に記載の自転車駆動装置。
【請求項１２】
前記ハウジングは、前記ハウジングの底部に排水開口部を有する、請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項１３】
前記フィン部材は、前記第２回転軸線に対する径方向の、前記回転出力部材の外周から径方向外側に延びて形成されている、請求項３に記載の自転車駆動装置。
【請求項１４】
前記クランク軸は、前記モータのクランク軸装着孔に回転可能に配置されている、請求項１に記載の自転車駆動装置。
【請求項１５】
前記第１回転軸線および前記第２回転軸線は互いにオフセットして配置されている、請求項３に記載の自転車駆動装置。
【請求項１６】
前記第１回転軸線および前記第２回転軸線は互いに平行に配置されている、請求項３に記載の自転車駆動装置。
【請求項１７】
前記モータと前記クランク軸とに機能的に連結され、前記モータの回転出力と前記クランク軸の回転出力とを合成するトルク合成機構をさらに備えた、請求項１に記載の自転車駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車駆動装置、特に、モータを備える自転車駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、動力をアシストするためにモータの駆動力を用いる電動アシスト自転車が知られている（例えば特許文献１）。電動アシスト自転車は、ペダルによって踏力が入力される駆動装置を備えている。自転車駆動装置は、踏力に応じて駆動力を生成するモータを備える。モータは駆動装置のハウジング内に配置される。この駆動装置によって、ペダルの踏力とモータの駆動力とが結合され、その合力としての駆動力によってリアホイールが回転させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３７５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、モータを備える自転車駆動装置の種々の構成に対してなされたものである。一般的に、モータが作動すると、モータはハウジング内で発熱する。モータはハウジング内に収容されているので、モータの発熱によりハウジング内の温度が上がる。
【０００５】
本発明の目的は、モータをハウジング内で適切に冷却できる自転車駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１側面にかかる自転車駆動装置は、ハウジングと、モータと、クランク軸と、少なくとも１つのフィン部材と、を備える。モータはハウジング内に配置される。クランク軸は、第１回転軸線回りにハウジングに対して回転可能に支持される。フィン部材は、ハウジングに対して回転可能に配置される。フィン部材は、クランク軸の回転に応じて回転しハウジング内に気流を生成するよう、クランク軸に機能的に連結されている。
【０００７】
本発明の第２側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、複数のギア比を選択可能とする変速機構をさらに備える。変速機構はハウジング内に配置される。変速機構は、クランク軸に機能的に連結される。
【０００８】
本発明の第３側面にかかる自転車駆動装置は、第２側面にかかる自転車駆動装置において、変速機構は、クランク軸の回転に応じて第２回転軸線回りにハウジングに対して回転可能な回転出力部材を有している。
【０００９】
本発明の第４側面にかかる自転車駆動装置は、第３側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材は、第２回転軸線回りにハウジングに対して回転可能に配置されている。
【００１０】
本発明の第５側面にかかる自転車駆動装置は、第３側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材がクランク軸の回転に応じて第２回転軸線回りに回転出力部材と一体的に回転するよう、フィン部材は回転出力部材に配置されている。
【００１１】
本発明の第６側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材は、第１回転軸線に対する径方向の、モータの最外部に対して径方向外側に配置されている。
【００１２】
本発明の第７側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材とモータとの間の通路が遮断されず、フィン部材から生成された気流が通路を通じてモータに直接達するよう、フィン部材がモータに対して配置されている。
【００１３】
本発明の第８側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、ハウジング内にハウジング内面に固定して装着されるモータ駆動回路をさらに備える。
【００１４】
本発明の第９側面にかかる自転車駆動装置は、第８側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材とモータ駆動回路との間の通路が遮断されず、フィン部材から生成された気流が通路を通じてモータ駆動回路に直接達するよう、フィン部材がモータ駆動回路に対して配置されている。
【００１５】
本発明の第１０側面にかかる自転車駆動装置は、第８側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材が回転しているとき、フィン部材は、第１回転軸線に対して垂直な方向から見てモータとモータ駆動回路との間で配置されている。
【００１６】
本発明の第１１側面にかかる自転車駆動装置は、第８側面にかかる自転車駆動装置において、クランク軸の回転に応じて第２回転軸線回りにハウジングに対して回転可能な回転出力部材を有する変速機構をさらに備える。変速機構は、第２回転軸線に垂直な平面に沿った方向にモータとモータ駆動回路との間で配置されている。
【００１７】
本発明の第１２側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、ハウジングが、ハウジングの底部に排水開口部を有する。
【００１８】
本発明の第１３側面にかかる自転車駆動装置は、第３側面にかかる自転車駆動装置において、フィン部材は、第２回転軸線に対する径方向の、回転出力部材の外周から径方向外側に延設されている。
【００１９】
本発明の第１４側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、クランク軸は、モータのクランク軸装着孔に回転可能に配置されている。
【００２０】
本発明の第１５側面にかかる自転車駆動装置は、第３側面にかかる自転車駆動装置において、第１回転軸線および第２回転軸線は互いにオフセットして配置されている。
【００２１】
本発明の第１６側面にかかる自転車駆動装置は、第３側面にかかる自転車駆動装置において、第１回転軸線および第２回転軸線は互いに平行に配置されている。
【００２２】
本発明の第１７側面にかかる自転車駆動装置は、第１側面にかかる自転車駆動装置において、モータとクランク軸とに機能的に連結され、モータの回転出力とクランク軸の回転出力とを合成するトルク合成機構をさらに備えている。
【発明の効果】
【００２３】
以上のような本発明では、自転車駆動装置において、モータをハウジング内で適切に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による駆動装置を備える電動アシスト自転車のドライブトレインの側面図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図２におけるIII−III線概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下の実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではない。
【００２６】
図１および図２に本発明の一実施形態による駆動装置１０を示す。図１に示すように、駆動装置１０は電動アシスト自転車のドライブトレイン１１上に配置される。本実施形態においては、電動アシスト自転車の他の部材は従来と同様であるので、図１には、電動アシスト自転車のドライブトレイン１１と関係する部材のみを示している。したがって、電動アシスト自転車の詳細な説明は簡略化のため省略する。
図１に示すように、ドライブトレイン１１は基本的に、１対のペダル１００と、１対のクランクアーム１０１と、駆動装置１０と、第１チェーン１０２と、リアスプロケット１０３と、リアハブ１０４と、を備える。ペダル１００はそれぞれ、クランクアーム１０１の自由端に回転可能に装着される。クランクアーム１０１のそれぞれの内側端部は、駆動装置１０のクランク軸１４（図２参照）の両端に固定される。第１チェーン１０２は、駆動装置１０とリアスプロケット１０３との間で機能的に接続される。
このようなドライブトレイン１１では、ペダル１００に作用する踏力が、リアハブ軸１０５に回転可能に連結されたリアハブ１０４へと伝達され、これにより、電動アシスト自転車のリアホイール（図示せず）を回転させる。その伝達経路は次の通りである。クランクアーム１０１→駆動装置１０→第１チェーン１０２→リアスプロケット１０３→リアハブ１０４。
そして、踏力を伝達するとき、駆動装置１０は、踏力をアシストするために、アシスト力としてモータ出力トルクを踏力に加える。すなわち、本実施形態では、所定の閾値を超える踏力が検出された場合、その踏力に対応するモータ出力トルクがアシスト力として生成される。駆動装置１０は一般的には、自転車フレームのシートチューブ（図示せず）と自転車フレームのダウンチューブ（図示せず）との間の連結部分の近傍に配置される。駆動装置１０用の電池は、リヤキャリア、ダウンチューブまたはシートチューブに沿って配置される。
【００２７】
図１に示すように、駆動装置１０はクランクアーム１０１の近傍に配置される。駆動装置１０は、図２に示すように、ハウジング１２と、クランク軸１４と、第１回転伝達部材１６と、中間軸１８と、第２回転伝達部材２０と、支持軸２２と、第２チェーン２４と、第３回転伝達部材２６と、フロントスプロケット２８と、を有する。クランク軸１４、中間軸１８および支持軸２２は、間隔を空けた位置で互いに平行に配置されている。
また、図２に示すように、駆動装置１０は、モータ３０と、ギアシフト機構３２（変速機構の一例）と、減速ギアユニット３４と、トルク合成機構３６と、クラッチ機構３８と、を有する。さらに、駆動装置１０は、複数のフィン部材４４と、モータ駆動回路４６と、を有する。
【００２８】
図２に示すように、ハウジング１２には、第１回転伝達部材１６と、第２回転伝達部材２０と、第３回転伝達部材２６と、モータ３０と、ギアシフト機構３２と、減速ギアユニット３４と、トルク合成機構３６と、クラッチ機構３８と、フィン部材４４と、モータ駆動回路４６と、が収容されている。
【００２９】
ハウジング１２は例えばアルミニウムまたは他の金属で形成された部材である。しかしながら、ハウジング１２の一部または全体を合成樹脂で形成することもできる。ハウジング１２は、ハウジング本体としての第１側壁１２ａと、蓋部材としての第２側壁１２ｂと、を有する。第１側壁１２ａおよび第２側壁１２ｂは、別のパーツとして独立して形成され、クランク軸１４の軸線方向に互いに対向して配置される。
第１側壁１２ａ（ハウジング本体）は、第１側壁本体１２ｃと第１プレート部材１２ｄとを有する。第１プレート部材１２ｄは、第１側壁本体１２ｃに形成された第１係合孔１２ｅに取り外し可能にかつ回転不能に取り付けられる。
第２側壁１２ｂ（蓋部材）は、ボルトまたは他の固定部材でハウジング本体の開口部に取り外し可能に固定されて、第１回転伝達部材１６と、第２回転伝達部材２０と、第３回転伝達部材２６と、モータ３０と、ギアシフト機構３２と、減速ギアユニット３４と、トルク合成機構３６と、クラッチ機構３８と、フィン部材４４と、モータ駆動回路４６と、を収容するための収容空間を形成している。第２側壁１２ｂは第２側壁本体１２ｆを有する。
【００３０】
第１プレート部材１２ｄは、第１側壁本体１２ｃとは異なる金属材料で形成されている。もちろん、他の構成として、第１プレート部材１２ｄは、第１側壁本体１２ｃと同じ材料で形成することもできる。第１プレート部材１２ｄは、第１側壁本体１２ｃにハウジング１２の外側から取り外し可能に取り付けられる。ここでは、第１プレート部材１２ｄは、第１係合孔１２ｅと係合するためのセレーションやフランジが外周部に形成されている円形プレートとして形成される。第１プレート部材１２ｄのフランジは、第１側壁本体１２ｃの側面と当接する。第１係合孔１２ｅには、第１プレート部材１２ｄのセレーションと係合するためのセレーション溝が形成されている。この構成により、第１プレート部材１２ｄは、第１側壁本体１２ｃに回転不能に連結される。
【００３１】
ハウジング１２は、１組の円形状の第１孔１３ａ，１３ｂと、１組の第２孔１３ｃ，１３ｄと、を有する。第１孔１３ａ，１３ｂは、第１側壁本体１２ｃおよび第２側壁本体１２ｆにそれぞれ形成される。ボールベアリングなどの第１ベアリング３９ａおよび第２ベアリング３９ｂが、第１孔１３ａ，１３ｂ内にそれぞれ配置されている。
【００３２】
第２孔１３ｃ，１３ｄは、第１プレート部材１２ｄおよび第２側壁本体１２ｆに形成される。第２孔１３ｃ，１３ｄに関しては、支持軸２２が第２孔１３ｃ，１３ｄ内に回転不能に配置される。第１プレート部材１２ｄは、第１側壁本体１２ｃに取り外し可能に連結される。もちろん、他の構成として、第１プレート部材１２ｄを第１側壁本体１２ｃに圧入して一体化することもできる。
【００３３】
ハウジング１２は、第１側壁１２ａの底部１２ｈに排水開口部１２ｇを有する。具体的には、排水開口部１２ｇは、第１側壁１２ａの底部１２ｈを貫通して延設され、これにより、排水開口部１２ｇを通じてハウジング１２の内部とハウジング１２の外部との間で空気が交換される。また、排水開口部１２ｇを通じて流体が排出される。
【００３４】
クランク軸１４は、例えば鉄、ステンレス鋼等で形成された金属軸部材である。クランク軸１４は、回転軸線Ｘ１（第１回転軸線の一例）回りにハウジング１２に対して回転可能に支持される。具体的には、クランク軸１４は、第１ベアリング３９ａと第２ベアリング３９ｂとによって回転可能に支持される。クランク軸１４の２つの端部は、第１側壁１２ａおよび第２側壁１２ｂから外側に突出するよう配置される。クランク軸１４の端部には、クランクアーム１０１が取り外し可能にかつ回転不能に連結される。
クランク軸１４は、第１側壁本体１２ｃ側の端部に、互いに隣接して配置された大径フランジ部１４ａとセレーション部１４ｂとを有する。大径フランジ部１４ａは、円周方向の全周にわたって形成され、第１回転伝達部材１６を軸線方向に位置決めしている。また、セレーション部１４ｂは第１回転伝達部材１６と接続されている。もちろん、他の構成として、大径フランジ部１４ａを、円周方向において断続的に、クランク軸１４から外側に突出するよう形成することもできる。
【００３５】
第１回転伝達部材１６は、クランク軸１４に回転不能に連結され、これにより、第１回転伝達部材１６がクランクアーム１０１の回転を伝達する。第１回転伝達部材１６は、例えば合成樹脂または金属で形成された第１ギア１６ａを有する。第１ギア１６ａはクランク軸１４のセレーション部１４ｂに接続され、これにより、第１ギア１６ａとクランク軸１４とが一体に回転する。第１ギア１６ａは、圧入、接着または他の適切な固定法によってクランク軸１４に固定される。第１ギア１６ａはクランク軸１４の大径フランジ部１４ａと当接し、これにより、第１ギア１６ａがクランク軸１４の軸線方向に位置決めされる。第１ギア１６ａは、第１ベアリング３９ａを介してハウジング１２に回転可能に支持される。クランク軸１４は、第１ベアリング３９ａおよび第１ギア１６ａを介してハウジング１２に回転可能に支持される。
【００３６】
中間軸１８は、鉄、ステンレス鋼または他の金属で形成された軸部材である。中間軸１８は第１端部１８ａと第２端部１８ｂとを有する。第１端部１８ａは、第１側壁本体１２ｃに支持される。また、第２端部１８ｂは、モータ３０のモータケース５６の第２ケース５６ｂに支持される。中間軸１８は、第２回転伝達部材２０を回転可能に支持する。
【００３７】
第２回転伝達部材２０は、第１回転伝達部材１６の回転を伝達する部材である。第２回転伝達部材２０は、第１ギア１６ａと噛合する第２ギア２０ａと、第２ギア２０ａと一体に回転する第１スプロケット２０ｂと、を有する。第２回転伝達部材２０は、例えば合成樹脂または金属で形成された部材である。第２回転伝達部材２０は、例えばニードルローラベアリング等のベアリング４０を介して中間軸１８に回転可能に支持される。
第２ギア２０ａは、第１スプロケット２０ｂの内周部２０ｄと係合する係合部分２０ｃを有する。係合部分２０ｃは、第２ギア２０ａの歯面における、第１ギア１６ａと係合しない歯面に形成される。第１スプロケット２０ｂの内周部２０ｄには、第２ギア２０ａの少なくとも一部と係合する係合部が形成される。その結果、第２ギア２０ａと第１スプロケット２０ｂとは、互いに回転不能に連結される。さらに、リテーナが第２ギア２０ａに配置されて、中間軸１８の軸線方向における第１スプロケット２０ｂの軸線方向移動を禁止している。リテーナは、中間軸１８の軸線方向における第１スプロケット２０ｂの両側に配置される。
【００３８】
支持軸２２は、ハウジング１２に対してギアシフト機構３２およびクラッチ機構３８を支持するよう配置される。支持軸２２は、第２孔１３ｃ，１３ｄを貫通して延びる端部を有する。支持軸２２の端部は、ナット４２で第１側壁１２ａおよび第２側壁１２ｂにそれぞれ固定される。その結果、支持軸の端部は、第１側壁１２ａおよび第２側壁１２ｂにそれぞれ固定される。支持軸２２は、ギアシフト機構３２およびクラッチ機構３８を貫通して延びている。支持軸２２は第３回転伝達部材２６を回転可能に支持する。
【００３９】
第３回転伝達部材２６は、第２回転伝達部材２０の回転を伝達する部材である。第２回転伝達部材２０の回転は、第３回転伝達部材２６へと第２チェーン２４によって伝達される。第３回転伝達部材２６は、第２チェーン２４と係合する第２スプロケット２６ａを有する。第２チェーン２４は、第１スプロケット２０ｂと第２スプロケット２６ａとに掛け渡されている。第２スプロケット２６ａは、ギアシフト機構３２に機能的に連結される。具体的には、第２スプロケット２６ａは、ギアシフト機構３２の入力部６４に固定され、これにより、第２スプロケット２６ａは入力部６４を介して支持軸２２に回転可能に支持される。
【００４０】
図２に示すように、モータ３０はインナーロータ型モータである。モータ３０は、モータケース５６と、モータケース５６に回転可能に支持される回転子５８と、モータケース５６に装着された固定子６０と、を有する。モータケース５６は、ハウジング１２と一体的に形成された第１ケース５６ａと、第１ケース５６ａに取り外し可能に連結された第２ケース５６ｂと、を有する。モータケース５６はさらに、中間軸１８の第２端部１８ｂを第２ケース５６ｂに支持する軸支持凹部５６ｃを有する。
【００４１】
回転子５８は、クランク軸１４に対して同軸状に配置された円筒状部材である。クランク軸１４は回転子５８を貫通して延びている。回転子５８は磁石ユニット５８ａを有する。磁石ユニット５８ａは、複数の磁極が回転子５８の外周部に円周方向に並んで配置されている。回転子５８は、クランク軸装着孔５８ｂを有し、このクランク軸装着孔５８ｂにクランク軸１４が回転可能に配置される。回転子５８は、例えばボールベアリング等の１組のベアリング６２ａ，６２ｂによってモータケース５６に回転可能に支持される。ベアリング６２ａ，６２ｂは、回転子５８の外周側に配置される。ベアリング６２ａは第１ケース５６ａに装着される。また、ベアリング６２ｂは第２ケース５６ｂに装着される。
【００４２】
固定子６０は、回転子５８の外周側に回転子５８と対向して配置される。固定子６０は、ある一定の間隔で円周方向に配置された複数のコイル６０ａを有する。固定子６０は、第１ケース５６ａの内周部に固定して連結される。
【００４３】
モータ３０はモータ駆動回路４６によって駆動される。具体的には、モータ駆動回路４６はインバータ（図示せず）やコントローラ（図示せず）を有する。インバータはコントローラによって駆動される。コントローラは、踏力と自転車の速度とに基づいてインバータを制御する。モータ駆動回路４６は周知のモータ駆動回路である。したがって、モータ駆動回路４６の詳細な構成は簡略化のため省略する。
【００４４】
モータ３０の回転軸線とクランク軸１４の回転軸線とは、互いに一致する。したがって、モータ３０の内部機構を簡単化することができる。その結果、駆動ユニット１０をより簡単化できる。しかしながら、モータ３０の回転軸線とクランク軸１４の回転軸線とをオフセットして配置することもできる。
【００４５】
ギアシフト機構３２は、第３回転伝達部材２６とトルク合成機構３６との間の動力伝達経路上に配置される。ギアシフト機構３２は、シフトモータユニット３２ａとギアシフト体３２ｂとを有する。シフトモータユニット３２ａは、自転車のハンドルに設置されたシフタ（変速操作器）から変速操作を受信すると、所定の位相でギアシフト体３２ｂの作動部材を回転させる。シフトモータユニット３２ａは、周知のモータユニット、例えば特許第３５２９７２３号公報に開示されたモータユニットである。しかしながら、シフトモータユニット３２ａを、ギアシフト体３２ｂの動力伝達経路を変更する従来からよく知られている機構、例えば自転車のハンドルに設置されたシフタから手動シフト操作を受けて動作されるワイヤ操作型アクチュエータで置き換えることができることはもちろんである。
【００４６】
ギアシフト体３２ｂは、複数のギア比（例えば８つ）からの選択を可能にする変速ユニットである。ギアシフト体３２ｂの構成は、以下に詳述する構成を除いて、米国特許第６，６０７，４６５号明細書や米国特許第７，６８２，２８３号明細書に開示された変速ユニット等の周知の変速ユニットと基本的に同一である。
【００４７】
ギアシフト機構３２のギアシフト体３２ｂは主に、支持軸２２と、入力部６４と、遊星ギアユニット６６と、出力部すなわちハブ６８（回転出力部材の一例）と、を有する。第３回転伝達部材２６の回転は、入力部６４、遊星ギアユニット６６および出力部６８に伝達される。入力部６４、遊星ギアユニット６６および出力部６８は、支持軸２２に回転可能に支持される。具体的には、入力部６４は、支持軸２２に回転可能に支持されるとともに、クランク軸１４に機能的に連結される。第３回転伝達部材２６の第２スプロケット２６ａは、入力部６４に固定され、互いに一体的に回転できる。遊星ギアユニット６６は、入力部６４と出力部６８との間で配置される。遊星ギアユニット６６は、複数のギア比（例えば８つ）から１つのギア比を選択的に設定する。出力部６８は、支持軸２２に回転可能に支持されるとともに、トルク合成機構３６に機能的に連結される。出力部６８は、遊星ギアユニット６６によって回転速度を変更した後の回転を、トルク合成機構３６に出力する。
図２に示すように、支持軸２２は入力部６４と遊星ギアユニット６６と出力部６８との共通の回転軸線Ｘ２（第２回転軸線の一例）を形成する中心軸線を有する。具体的には、回転軸線Ｘ２は、回転軸線Ｘ１と平行でかつ回転軸線Ｘ１に対してオフセットして配置されている。このように、ギアシフト機構３２が複数のギア比を選択可能とする。ギアシフト機構３２は、クランク軸１４に機能的に連結される。さらに、ギアシフト機構３２は、クランク軸１４の回転に応じて回転軸線Ｘ２回りにハウジング１２に対して回転可能な出力部６８を有する。回転軸線Ｘ１，Ｘ２は、互いからオフセットして配置され、互いに対して平行である。
【００４８】
ギアシフト機構３２は駆動ユニット１０内に配置される。ギアシフト機構３２によって、複数のギア比から１つのギア比を選択することができる。したがって、モータ３０によるアシスト駆動を高効率で行うことができる。また、内装変速ユニットがギアシフト機構３２として用いられる場合でも、ギアシフト機構３２に作用する力が小さいので、変速操作を素早く行うことができる。ギアシフト機構３２のギアシフト体３２ｂは、米国特許第６，６０７，４６５号明細書や米国特許第７，６８２，２８３号明細書に開示された変速ユニット等の周知の変速ユニットと基本的に同一である。したがって、ギアシフト機構３２の構成の詳細な説明は簡略化のため省略する。
【００４９】
減速ギアユニット３４は、モータ３０の回転子５８の回転をトルク伝達部材７０に伝達する。減速ギアユニット３４は１以上のギアを有する。減速ギアユニット３４は、第１遊星ギア機構７２と第２遊星ギア機構７４とを有する。第１遊星ギア機構７２は、回転子５８に接続された第１太陽ギア７２ａと、複数の第１遊星ギア７２ｂと、第１遊星ギア７２ｂを回転可能に支持する第１キャリア７２ｃと、ハウジング１２に固定して連結された第１リングギア７２ｄと、を有する。第２遊星ギア機構７４は、第１キャリア７２ｃに接続された第２太陽ギア７４ａと、複数の第２遊星ギア７４ｂと、第２遊星ギア７４ｂを回転可能に支持する第２キャリア７４ｃと、ハウジング１２に固定して連結された第２リングギア７４ｄと、を有する。減速ギアユニット３４の回転出力は、トルク伝達部材７０を介してトルク合成機構３６に伝達される。トルク伝達部材７０は、第２キャリア７４ｃと一体的に形成される。トルク伝達部材７０は、トルク合成機構３６の第２ギア部材７８によって回転可能に支持される。トルク伝達部材７０は、一方向クラッチ８０の複数のクラッチ爪８０ａを支持する。
【００５０】
トルク合成機構３６は、モータ３０の回転力とクランク軸１４の回転力とをフロントスプロケット２８に伝達する。トルク合成機構３６は、モータ３０とクランク軸１４とに機能的に連結されて、モータ３０の回転出力とクランク軸１４の回転出力とを合成する。トルク合成機構３６は、ギアシフト機構３２の出力部６８に固定して連結された第１ギア部材７６と、第１ギア部材７６と噛合する第２ギア部材７８と、一方向クラッチ８０と、を有する。トルク合成機構３６は、モータ３０の回転子５８に一方向クラッチ８０を介して機能的に接続され、これにより、モータ３０の回転出力を受ける。
【００５１】
第２ギア部材７８は、ハウジング１２上の第２ベアリング３９ｂを介してハウジング１２に回転可能に支持される。第２ギア部材７８の内周部とクランク軸１４の外周面との間には、例えばボールベアリングの態様のベアリング８２が装着されている。したがって、クランク軸１４は、第２ギア部材７８を介してハウジング１２に回転可能に支持される。
【００５２】
第２ギア部材７８は、一方向クラッチ８０が配置される第１環状凹部７８ａと、第２ベアリング３９ｂが配置される第２環状凹部７８ｂと、スプロケット装着部７８ｃと、を有する。
【００５３】
第１環状凹部７８ａは、第２側壁１２ｂと反対側の面に環状に形成されている。第１環状凹部７８ａの内側の外周部は、トルク伝達部材７０を回転可能に支持する。第２環状凹部７８ｂは、第１環状凹部７８ａの径方向内側において、第２側壁１２ｂと対向する面に環状に形成されている。第２環状凹部７８ｂ内に第２ベアリング３９ｂの内輪が配置されている。
スプロケット装着部７８ｃは、第２環状凹部７８ｂの内側の外周面からクランク軸１４の軸線方向に環状に延びて形成されている。スプロケット装着部７８ｃの内周面には連結部７８ｄが形成されている。連結部７８ｄはセレーションを有することができる。この連結部７８ｄにはフロントスプロケット２８が圧入されて機能的に連結され、これにより、クランク軸１４が回転軸線Ｘ１回りに進行回転方向に回転すると、第２ギア部材７８とフロントスプロケット２８とが回転軸線Ｘ１回りに進行回転方向に一体的に回転する。
【００５４】
一方向クラッチ８０は、自転車を進行方向に駆動するモータ３０の進行方向回転のみを第２ギア部材７８に伝達する。一方、モータ３０に対する第２ギア部材７８の進行方向回転は、モータ３０に伝達されない。一方向クラッチ８０は、クラッチ爪８０ａと、クラッチ歯８０ｂと、内部部材８０ｃと、を有する。クラッチ爪８０ａが解放位置と係合位置との間で内部部材８０ｃの外周面に沿って回動できるよう、クラッチ爪８０ａは収容されている。クラッチ爪８０ａは係合位置に向かって付勢される。クラッチ歯８０ｂは、第１環状凹部７８ａの外側の内周面に形成されている。内部部材８０ｃは環状に形成される。トルク伝達部材７０は、内部部材８０ｃの内周部に回転可能に支持される。
【００５５】
フロントスプロケット２８は、外周部に形成されたスプロケット歯２８ａを有する環状部分２８ｂと、環状部分２８ｂの内周部に一体的に形成された円筒部分２８ｃと、を有する。円筒部分２８ｃの外周面は、第２環状凹部７８ｂの内周部へ圧入される。また、円筒部分２８ｃの先端部分は、かしめにより固定される。なお、フロントスプロケット２８を固定する方法は、圧入に限定されない。ネジ止め、接着、融解溶接等の他の適当な方法によって、フロントスプロケット２８を第２ギア部材７８に固定することができる。フロントスプロケット２８はクランク軸１４の回転軸線Ｘ１回りに回転する。したがって、クランク軸１４の回転軸線Ｘ１とフロントスプロケット２８の回転軸線とは、互いに一致する。しかしながら、フロントスプロケット２８の回転軸線とクランク軸１４の回転軸線とが互いにオフセットするように配置することもできるのはもちろんである。
【００５６】
この駆動装置１０では、進行方向回転の踏力によって生成されたトルクは、次の伝達経路で伝達される。クランクアーム１０１→クランク軸１４→第１回転伝達部材１６→第２回転伝達部材２０→第３回転伝達部材２６→ギアシフト体３２ｂ→第１ギア部材７６→第２ギア部材７８。一方、モータ３０の出力トルクは次の経路で伝達される。減速ギアユニット３４→トルク伝達部材７０→一方向クラッチ８０→第２ギア部材７８。第２ギア部材７８は、これら２つの経路からのトルクを合成し、フロントスプロケット２８へと伝達する。
以上のように、クランクアーム１０１の進行方向の回転は、モータ３０によってアシストされた後に、フロントスプロケット２８に伝達される。ギアシフト体３２ｂにおいて、クランク軸１４の進行方向回転に応じて出力部６８を回転軸線Ｘ２回りに回転させるよう、遊星ギアユニット６６は、複数の動力伝達経路を通じてクランク軸１４の進行方向回転を伝達する。
【００５７】
図２および図３に示すように、フィン部材４４は出力部６８の外周６８ａ上に配置される。具体的には、１０個のフィン部材４４が、回転軸線Ｘ２に関して出力部６８の外周６８ａに沿って等間隔で周方向に配置される。もちろん、必要に応じて、および／または所望により、フィン部材４４の数を１０個より少なく、または１０個より多くすることができる。
また、この実施形態では、フィン部材４４は、出力部６８と一体の単一部材として形成される。例えば、フィン部材４４および出力部６８は合成樹脂または金属材料で形成されている。フィン部材４４は、回転軸線Ｘ２回りにハウジング１２に対して出力部６８と一体に回転可能である。
ここでは、出力部６８がクランク軸１４の回転に応じて回転軸線Ｘ２回りに回転すると、フィン部材４４も同様に回転軸線Ｘ２を中心に回転し、その結果、ハウジング１２内に気流が生成される。
なお、フィン部材４４を出力部６８とは別の部材で独立して形成してもよい。この場合、フィン部材４４は、適当な固定方法で出力部６８に固定して連結される。さらにこの場合、フィン部材４４および出力部６８をそれぞれ異なる材料で形成することができる。
【００５８】
各フィン部材４４は平坦な長い板状の形状である。フィン部材４４は、出力部６８の外周６８ａから回転軸線Ｘ２に関して径方向外側に延びて形成され、出力部６８の外周６８ａ上に配置されている。そして、フィン部材４４は、回転軸線Ｘ２回りの対向する周方向に面する１対の対向する面４４ａを有する。対向する面４４ａの面積は、フィン部材４４を構成する面のなかで最大である。面４４ａにおいては、回転軸線Ｘ２の径方向の長さよりも回転軸線Ｘ２に沿った方向の方が長い。
なお、フィン部材４４がクランク軸１４の回転に応じてハウジング１２内に気流を生成することができる限り、フィン部材４４は、径方向に対して断面が曲面状であってもよい。また、本実施形態では、フィン部材４４は、出力部６８の外周６８ａに沿って軸線方向に連続的に形成されているが、それぞれのフィン部材４４を、複数の部分に分けて形成し、出力部６８の外周６８ａに沿って軸線方向に離間して配置することもできる。
【００５９】
図２および図３に示すように、モータ３０およびギアシフト機構３２は、回転軸線Ｘ１および回転軸線Ｘ２の両方に垂直な方向に互いに離れて間隔を空けて配置されている。特に、モータ３０がフィン部材４４の回転と干渉しないよう、フィン部材４４はモータ３０に対して配置される。つまり、図３に示すように、フィン部材４４の遠端部を通過する仮想円が、モータ３０と接触せず、またモータの一部とも交差しないよう、モータ３０およびフィン部材４４は配置される。このように、フィン部材４４は、回転軸線Ｘ１に対する径方向の、モータ３０の最外部よりもさらに径方向外側に配置される。
また、図２および図３に示すように、モータ３０およびギアシフト機構３２は、互いの直近に配置されている。ここで、「互いの直近に」という語は、モータ３０およびギアシフト機構３２が、それらの間に回転軸線Ｘ１および回転軸線Ｘ２の両方に垂直な方向には他の部材が何も存在せずに、互いに隣接していることを意味する。
したがって、フィン部材４４がクランク軸１４の回転に応じて出力部６８と一体に回転すると、フィン部材４４によって生成された気流が、遮断されていない通路Ｐ１を通ってモータ３０に直接達する。このため、モータ３０を、ハウジング１２内の気流によって適切に冷却することができる。
【００６０】
図２および図３に示すように、モータ駆動回路４６は、ハウジング１２内のハウジング１２の内面１２ｉに固定して取り付けられている。具体的には、モータ駆動回路４６は、ネジ、接着剤または他の適当な方法でハウジング１２に固定して連結される。前述のように、モータ駆動回路４６はインバータ（図示せず）やコントローラ（図示せず）を有する。モータ駆動回路４６は、モータ３０を動作させるためにモータ３０に電気的に接続される。
図２および図３に示すように、モータ駆動回路４６およびギアシフト機構３２は互いに離れて間隔を空けて配置されている。特に、モータ駆動回路４６がフィン部材４４の回転と干渉しないよう、フィン部材４４はモータ駆動回路４６に対して配置される。つまり、図３に示すように、フィン部材４４の遠端部を通過する仮想円が、モータ駆動回路４６と接触せず、またモータ駆動回路の一部とも交差しないよう、モータ駆動回路４６およびフィン部材４４は配置される。さらに、図２および図３に示すように、モータ駆動回路４６およびギアシフト機構３２は、互いの直近に配置されている。ここで、「互いの直近に」という語は、モータ駆動回路４６およびギアシフト機構３２が、それらの間には他の部材が何も存在せずに、互いに隣接していることを意味する。
したがって、フィン部材４４がクランク軸１４の回転に応じて出力部６８と一体に回転すると、フィン部材４４によって生成された気流が、遮断されていない通路Ｐ２を通ってモータ駆動回路４６に直接達する。このため、モータ駆動回路４６を、ハウジング１２内の気流によって適切に冷却することができる。
【００６１】
また、前述のように、フィン部材４４の遠端部を通過する仮想円が、モータ３０およびモータ駆動回路４６と接触せず、またモータ３０の一部およびモータ駆動回路４６の一部とも交差しないよう、モータ３０とフィン部材４４とモータ駆動回路４６とが配置される。したがって、図２に示すように、フィン部材４４は、回転軸線Ｘ１に垂直な方向から見て、モータ３０とモータ駆動回路４６との間に配置されて回転する。また、図３に示すように、変速機構３２は、回転軸線Ｘ２に垂直な面（例えば図３の紙面）に沿った方向においてモータ３０とモータ駆動回路４６との間に配置される。
【００６２】
本発明の範囲の理解において、ここで用いられる用語「備える」およびその派生語は、記載された特徴、エレメント、コンポーネント、群、構成要素、および／またはステップが有ることを明記しているオープンエンドの用語を意味するのであって、記載されていない特徴、エレメント、コンポーネント、群、構成要素、および／またはステップが有ることを排除するものではない。上記は、用語「有する」、「含む」およびそれらの派生語など同様の意味を持つ語にも当てはまる。また、特に記載しない限り、単数形的に用いられる用語「パート」、「部分」、「部」、「部材」あるいは「エレメント」は、単一のパートあるいは複数のパーツの２つの意味を持ちうる。
【００６３】
ここで用いられる、次の用語、「進行方向」、「後方向」、「フロント」、「リア」、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「上向き」、「下向き」、「最上部」、「底部」「側部」、「鉛直」、「水平」、「垂直」、「横」同じく他の同様な方向を示す用語が、自転車駆動ユニットを有する直立して乗車姿勢にある状態の自転車に対する方向を示す用語として使用される。こうした、自転車駆動ユニットを説明するために用いるこれらの方向に関する語は、水平面上に直立して乗車姿勢にある状態の自転車に対して相対的な意味で用いられる。
【００６４】
また、語「第１」および「第２」を種々のコンポーネントを説明するためにここで用いたが、これらのコンポーネントはこれらの語によって限定されない。これらの語は、一のコンポーネントを他のものと区別するために単に用いられる。したがって、例えば、本発明の教示から逸脱することなく、上で説明した第１コンポーネントを第２コンポーネントと呼ぶことも、またその逆もできる。ここで用いる語「取り付けられる」または「取り付ける」には、ある要素を他の要素に、ある要素を他の要素に直接的に付ける構成と、ある要素を他の要素に、他の要素に付ける一または複数の中間部材にある要素を付ける構成と、ある要素を他の要素と一体に、つまり、ある要素が実質的には他の要素の一部である構成と、が含まれる。この定義はまた、同様な意味の語、例えば、「接合」「接続」「連結」「装着」「接着」「固定」またはそれらの派生語にも当てはまる。さらには、ここでは、「ほぼ」、「およそ」、「約」といった程度を示す用語は、最終結果が大きく変わらないような、変形の条件の変更量を意味するものとして用いる。
【００６５】
本発明の説明のために実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することがない範囲で、種々の変更、変形ができる。例えば、特に記載しない限り、必要に応じておよび／または所望により、種々のコンポーネントの大きさ、形状、配置、向きを、変更によりそれらの意図する機能を損なわない限り、変更できる。特に記載しない限り、直接的に接続された、または互いが接触しているよう示した２つのコンポーネントは変更によりそれらの意図する機能を損なわない限り、それらの間に中間構造を有することができる。特に記載しない限り、１つのエレメントの機能は２つによって達成することができ、またその逆の場合も同様である。一の態様の構造および機能を他の態様に適用することもできる。すべての利点が必ずしも同時に特定の態様にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴と組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的思想を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。このように、前述の本発明にかかる実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって決められる本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００６６】
１０  自転車駆動装置
１２  ハウジング
１２ｇ  排水開口部
１４  クランク軸
３０  モータ
３２  ギアシフト機構
３６  トルク合成機構
４４  フィン部材
４６  モータ駆動回路
５８ｂ  クランク軸装着孔
６８  出力部ハブ
１００  ペダル
１０１  クランクアーム
Ｐ１，Ｐ２  通路
Ｘ１，Ｘ２  回転軸線
【図１】
2015189468.tif 000003
【図２】
2015189468.tif 000004
【図３】
2015189468.tif 000005