(57)【要約】【課題】 電動アシスト自転車用駆動装置９の軽量化、換言すれば、電動アシスト自転車１の軽量化を促進して、電動アシスト自転車１の取り扱い性を高めること。【解決手段】  ペダルクランク軸１３に円形の駆動プレート２１が同心状に設けられ、駆動プレート２１のフランジ２５の外周面に巻回部２９が形成され、駆動プレート２１のフランジ２５の内周面にリングギア部３１が形成され、ケーシング１１に電動モータ３５がペダルクランク軸１３と同心状に設けられ、ペダルクランク軸１３に電動モータ３５のモータ回転子に連結可能なサンギア５５が回転自在かつ同心状に設けられ、リングギア部３１及びサンギア５５に噛合した複数のプラネタリギア６１がペダルがペダルクランク軸１３と同心の所定の円周Ｃ上にそれぞれ配置されたこと。【選択図】  図１
2008137517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動アシスト自転車における後輪を回転させる電動アシスト自転車用駆動装置において、
前記電動アシスト自転車における車体フレームに回転自在に設けられたペダルクランク軸と、
前記ペダルクランク軸に同心状に設けられ、周縁側にフランジを有してあって、前記フランジの外周面に前記後輪側に回転力を伝達するエンドレス状の動力伝達部材を巻回可能な巻回部が形成され、前記フランジの内周面にリングギア部が形成された円形の駆動プレートと、
前記車体フレームに前記ペダルクランク軸と同心状に設けられ、前記車体フレームに固定されたモータ固定子と、前記モータ固定子に回転自在に設けられたモータ回転子とからなる電動モータと、
前記ペダルクランク軸に回転自在かつ同心状に設けられ、前記モータ回転子に連結可能なサンギアと、
前記ペダルクランク軸と同心の所定の円周上にそれぞれ配置され、前記リングギア部及び前記サンギアに噛合した複数のプラネタリギアと、
を具備したことを特徴とする電動アシスト自転車用駆動装置。
【請求項２】
各プラネタリギアが前記モータ固定子の一側に回転自在にそれぞれ設けら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用駆動装置。
【請求項３】
人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって前進方向へ走行する電動アシスト自転車において、
請求項１又は請求項２に記載の電動アシスト自転車用駆動装置を具備した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、人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって前進方向へ走行する電動アシスト自転車、及び該電動アシスト自転車における後輪を回転させる電動アシスト自転車用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電動アシスト自転車の普及に伴い、電動アシスト自転車用駆動装置について種々の開発がなされており、先行技術として特許文献１に示すものがあり、先行技術に係るアシスト自転車用駆動装置の構成は、次のようになる。
【０００３】
即ち、電動アシスト自転車における車体フレームには、ケーシングが設けられており、このケーシングには、ペダルクランク軸が回転自在に設けられている。また、ペダルクランク軸には、合力軸が同心状に回転自在に設けられており、この合力軸には、電動アシスト自転車における後輪側に回転力を伝達するエンドレス状のチェーン（動力伝達部材）を巻回可能なスプロケットが設けられている。
【０００４】
ペダルクランク軸おける合力軸に隣接する位置には、中間軸が同心状にスプライン嵌合して設けられており、この中間軸は、合力軸に一方向クラッチを介して連結してある。また、ケーシング内には、電動モータがペダルクランク軸に並列的に設けられており、この電動モータは、ケーシングに固定されたモータ固定子と、このモータ固定子の内側に回転自在に設けられたモータ回転子と、このモータ回転子に別の一方向クラッチを介して連結可能なモータ出力軸とからなる。そして、ケーシング内におけるクランク軸と電動モータの間には、複数の減速ギア等かななる減速機構が設けられており、この減速機構は、電動モータのモータ出力軸と合力軸に連動連結してある。
【０００５】
従って、人力駆動によってペダルクランク軸を一方向へ回転させることにより、中間軸、合力軸、及びスプロケットを一方向へ一体的に回転させて、チェーンを循環させる。これによって、後輪側に回転力を伝達して、電動アシスト自転車を前進方向へ走行させることができる。
【０００６】
そして、電動アシスト自転車の走行中に、電動モータを駆動することによってモータ回転子及びモータ出力軸を一体的に回転させることにより、減速機構によってスプロケットに一方向の回転力が伝達される。これによって、人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって電動アシスト自転車を前進方向へ走行させることができる。
【特許文献１】特許第２６６０４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述の先行技術に係る電動アシスト自転車用駆動装置にあっては、電動モータがペダルクランク軸に並列的に設けられているため、電動アシスト自転車用駆動装置がペダルクランク軸の長手方向だけだなく、この長手方向に直交する方向にも拡大する傾向になる。そのため、電動アシスト自転車用駆動装置の重量増大、換言すれば、電動アシスト自転車の重量増大を招き、電動アシスト自転車の取り扱い性を高めることが困難になるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができるため、ペダルクランク軸の長手方向に直交する方向に拡大することを抑えることができる、新規な構成の電動アシスト自転車用駆動装置、及び電動アシスト自転車を提供することが目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の特徴（請求項１に記載の発明の特徴）は、電動アシスト自転車における後輪を回転させる電動アシスト自転車用駆動装置において、前記電動アシスト自転車における車体フレームに回転自在に設けられたペダルクランク軸と、前記ペダルクランク軸に同心状に設けられ、周縁側にフランジを有してあって、前記フランジの外周面に前記後輪側に回転力を伝達するエンドレス状の動力伝達部材を巻回可能な巻回部が形成され、前記フランジの内周面にリングギア部が形成された円形の駆動プレートと、前記車体フレームに前記ペダルクランク軸と同心状に設けられ、前記車体フレームに固定されたモータ固定子と、前記モータ固定子に回転自在に設けられたモータ回転子とからなる電動モータと、前記ペダルクランク軸に回転自在かつ同心状に設けられ、前記モータ回転子に連結可能なサンギアと、前記ペダルクランク軸と同心の所定の円周上にそれぞれ配置され、前記リングギア部及び前記サンギアに噛合した複数のプラネタリギアと、を具備したことを要旨とする。
【００１０】
なお、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、中間部材を介して間接的に設けられたことも含む意であって、同様に、「固定され」とは、直接的に固定されたことの他に、中間部材を介して間接的に固定されたことも含む意である。また、前記動力伝達部材には、ベルト、チェーン等が含まれる。
【００１１】
第１の特徴によると、人力駆動によって前記ペダルクランク軸を一方向へ回転させることにより、前記駆動プレートを一方向へ回転させて、前記動力伝達部材を循環させる。これによって、前記後輪側に回転力を伝達して、前記電動アシスト自転車を前進方向へ走行させることができる。
【００１２】
そして、前記電動アシスト自転車の走行中に、前記電動モータを駆動することによって前記モータ回転子及び前記サンギアを他方向へ一体的に回転させることにより、複数の前記プラネタリギア及び前記リングギア部の噛合作用によって、前記駆動プレートに一方向の回転力が伝達される。これによって、人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって前記電動アシスト自転車を前進方向へ走行させることができる（前記電動アシスト自転車用駆動装置の一般的な作用）。
【００１３】
前述の前記電動アシスト自転車用駆動装置の一般的な作用の他に、前記電動モータが前記ペダルクランク軸と同心状に設けられ、前記ペダルクランク軸に前記電動モータの前記モータ回転子に連結可能な前記サンギアが同心状に設けられ、前記リングギア部及び前記サンギアに噛合した複数の前記プラネタリギアが前記ペダルクランク軸と同心の所定の円周上にそれぞれ配置されているため、前記電動アシスト自転車用駆動装置の主要な構成要素を前記ペダルクランク軸の長手方向に沿って配置するこができ、前記電動アシスト自転車用駆動装置が前記ペダルクランク軸の長手方向に直交する方向に拡大することを抑えることができる。
【００１４】
また、前記駆動プレートの前記フランジの外周面に前記後輪側に前記動力伝達部材を巻回可能な前記巻回部が形成され、前記駆動プレートの前記フランジの内周面に前記リングギア部が形成されているため、前記動力伝達部材を巻回する巻回部材（プーリ又はスプロケット）としての機能と、前記サンギアと複数の前記プラネタリギアを含む減速機構の１つの減速ギアとしての機能を前記駆動プレートに兼用させることができる。
【００１５】
本発明の第２の特徴（請求項２に記載の発明の特徴）は、第１の特徴に加えて、各プラネタリギアが前記モータ固定子の一側に回転自在にそれぞれ設けられていることを要旨とする。
【００１６】
本発明の第３の特徴（請求項３に記載の発明の特徴）は、人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって前進方向へ走行する電動アシスト自転車において、第１の特徴又は第２の特徴からなる電動アシスト自転車用駆動装置を具備したことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項３のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記電動アシスト自転車用駆動装置が前記ペダルクランク軸の長手方向に直交する方向に拡大することを抑えることができるため、前記電動アシスト自転車用駆動装置の軽量化、換言すれば、前記電動アシスト自転車の軽量化を促進して、前記電動アシスト自転車の取り扱い性を高めることができる。
【００１８】
また、前記動力伝達部材を巻回する前記巻回部材としての機能と前記減速機構の１つの前記減速ギアとしての機能を前記駆動プレートに兼用させることができるため、前記電動アシスト自転車用駆動装置の部品点数を減らして、前記電動アシスト自転車用駆動装置の構成の簡略化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。
【００２０】
ここで、図１は、本発明の実施形態に係る電動アシスト自転車用駆動装置の断面図、図２は、図１におけるII-II線に沿った図、図３は、本発明の実施形態に係る電動アシスト自転車の側面図である。なお、図中、「Ｆ」は、前方向を指し、「Ｒ」は、後方向を指している。
【００２１】
図１から図３に示すように、本発明の実施形態に係る電動アシスト自転車１は、人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって前進方向へ走行する自転車であって、車体フレーム３をベースとして備えている。また、車体フレーム３の前部には、前輪５が回転自在に設けらており、車体フレーム３の後部には、後輪７が回転自在に設けられている。そして、車体フレーム３のハンガー部３ａには、後輪７を回転させる電動アシスト自転車用駆動装置９が設けられており、この電動アシスト自転車用駆動装置９の具体的な構成は、次のようになる。
【００２２】
即ち、車体フレーム３のハンガー部３ａには、ケーシング１１が設けられており、このケーシング１１には、ペダルクランク軸１３がベアリング１５を介して回転自在に設けられており、換言すれば、車体フレーム３のハンガー部３ａには、ペダルクランク軸１３がベアリング１５及びケーシング１１を介して回転自在に設けられている。なお、ペダルクランク軸１３の両端部は、ペダル１７がクランク１９を介して偏心してそれぞれ取付けられるようになっている。
【００２３】
ペダルクランク軸１３には、円形の駆動プレート２１が一方向クラッチ２３を介して同心状に設けられており、駆動プレート２１は、周縁側に、フランジ２５を有している。ここで、一方向クラッチ２３は、ペダルクランク軸１３が一方向（図２において時計回り方向）へ回転するときにのみ、ペダルクランク軸１３と駆動プレート２１を連結するものである。また、駆動プレート２１のフランジ２５の外周面には、後輪７側に回転力を伝達するエンドレス状のベルト（動力伝達部材）２７を巻回可能な巻回部（多数の巻回歯）２９が形成されており、駆動プレート２１のフランジ２５の内周面には、リングギア部３１が形成されている。なお、ベルト２７は、後輪７に同心状に設けられた後輪プーリ３３にも巻回されるようになっている。
【００２４】
ケーシング１１には、電動モータ３５がペダルクランク軸１３と同心状に設けられており、換言すれば、車体フレーム３のハンガー部３ａには、電動モータ３５がケーシング１１を介してペダルクランク軸１３と同心状に設けられている。そして、電動モータ３５は、ケーシング１１に固定されたモータ固定子３７と、このモータ固定子３７にベアリング３９を介して回転自在に設けられたモータ回転子４１とからなっている。ここで、モータ回転子４１は、外縁側に、フランジ４３を有してあって、内縁側に、ベアリング４５を介してペダルクランク軸１３に回転自在に支持されるスリーブ４７を有している。また、モータ固定子３７は、コイル４９を備えてあって、モータ回転子４１のフランジ４３の内周面には、磁石５１がコイル４９に対向するように設けられている。なお、電動モータ３５は、車体フレーム３におけるケーシング１１の近傍に設けられたバッテリー５３によって給電されるようになっている。
【００２５】
ペダルクランク軸１３には、サンギア５５がベアリング５７を介して回転自在かつ同心状に設けられており、このサンギア５５は、一方向クラッチ５９を介してモータ回転子４１に連結可能である。ここで、一方向クラッチ５９は、モータ回転子４１が他方向（図２において反時計回り方向）へ回転するときにのみ、サンギア５５をモータ回転子４１に連結するものである。
【００２６】
モータ固定子３７の一側には、リングギア部３１及びサンギア５５に噛合した複数のプラネタリギア６１がベアリング６３等を介して回転自在に設けられており、複数のプラネタリギア６１は、ペダルクランク軸１３と同心の所定の円周Ｃ上にそれぞれ配置されている。
【００２７】
なお、図示は省略するが、ケーシング１１内には、ペダルクランク軸１３のトルクを検出するトルク検出器が設けられており、このトルク検出器からの検出値に応じて電動モータ３５を駆動制御するようになっている。
【００２８】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００２９】
ペダル１７を踏むことによって、換言すれば、人力駆動によってペダルクランク軸を一方向へ回転させることにより、駆動プレート２１を一方向へ回転させて、ベルト２７を循環させる。これによって、後輪７側に回転力を伝達して、電動アシスト自転車１を前進方向へ走行させることができる。
【００３０】
そして、電動アシスト自転車１の走行中に、トルク検出器からの検出値に応じて電動モータ３５を駆動制御することによってモータ回転子４１及びサンギア５５を他方向へ一体的に回転させることにより、複数のプラネタリギア６１及びリングギア部３１の噛合作用によって、駆動プレート２１に一方向の回転力が伝達される。これによって、人力駆動と併せて補助的に電力駆動によって電動アシスト自転車１を前進方向へ走行させることができる（電動アシスト自転車用駆動装置９の一般的な作用）。
【００３１】
前述の電動アシスト自転車用駆動装置９の一般的な作用の他に、電動モータ３５がペダルクランク軸１３と同心状に設けられ、ペダルクランク軸１３に電動モータ３５のモータ回転子４１に連結可能なサンギア５５が同心状に設けられ、リングギア部３１及びサンギア５５に噛合した複数のプラネタリギア６１がペダルクランク軸１３と同心の所定の円周Ｃ上にそれぞれ配置されているため、電動アシスト自転車用駆動装置９の主要な構成要素をペダルクランク軸１３の長手方向に沿って配置するこができ、電動アシスト自転車用駆動装置９がペダルクランク軸１３の長手方向に直交する方向に拡大することを抑えることができる。
【００３２】
また、駆動プレート２１のフランジ２５の外周面に後輪７側にベルト２７を巻回可能な巻回部２９が形成され、駆動プレート２１のフランジ２５の内周面にリングギア部３１が形成されているため、ベルト２７を巻回する巻回部材（プーリ）としての機能と、サンギア５５と複数のプラネタリギア６１を含む減速機構の１つの減速ギアとしての機能を駆動プレート２１に兼用させることができる。
【００３３】
従って、本発明の実施形態によれば、電動アシスト自転車用駆動装置９がペダルクランク軸１３の長手方向に直交する方向に拡大することを抑えることができるため、電動アシスト自転車用駆動装置９の軽量化、換言すれば、電動アシスト自転車１の軽量化を促進して、電動アシスト自転車１の取り扱い性を高めることができる。
【００３４】
また、ベルト２７を巻回する巻回部材としての機能と減速機構の１つの減速ギアとしての機能を駆動プレート２１に兼用させることができるため、電動アシスト自転車用駆動装置９の部品点数を減らして、電動アシスト自転車用駆動装置９の構成の簡略化を図ることができる。
【００３５】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る電動アシスト自転車用駆動装置の断面図である。
【図２】図１におけるII-II線に沿った図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電動アシスト自転車の側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１            電動アシスト自転車
３            車体フレーム
３ａ          ハンガー部
５            前輪
７            後輪
９            電動アシスト自転車用駆動装置
１１            ケーシング
１３            ペダルクランク軸
２１            駆動プレート
２５            フランジ
２７            ベルト
２９            巻回部
３１            リングギア部
３５            電動モータ
３７            モータ固定子
４１            モータ回転子
５５            サンギア
６３            ベアリング
【図１】
2008137517.tif 000003
【図２】
2008137517.tif 000004
【図３】
2008137517.tif 000005