(57)【要約】【課題】利用者が所望するケイデンスの範囲において、アシスト力が不足してしまうことを抑制することができる自転車用ドライブユニットを提供する。【解決手段】ドライブユニット１０は、クランク軸１２を回転可能に支持するハウジング１４と、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２の回転が伝達される出力部１６と、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２の回転速度に対する出力部１６の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能な第１のモータ３２と、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２の回転速度に対する出力部１６の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能な第２のモータ４２とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸の回転が伝達される出力部と、
前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸の回転速度に対する前記出力部の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能な第１のモータと、
前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸の回転速度に対する前記出力部の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能な第２のモータとを含む、自転車用ドライブユニット。
【請求項２】
前記第１のモータおよび前記第２のモータは、前記出力部に駆動力を与える、請求項１に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項３】
前記第１のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第１の減速機をさらに含む、請求項１または２に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項４】
前記第２のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第２の減速機をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項５】
前記第１の減速機の減速比と前記第２の減速機の減速比とが互いに異なる、請求項３に係る請求項４に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項６】
前記第１のモータの出力特性と前記第２のモータの出力特性とが互いに異なる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項７】
前記第１のモータの出力特性と前記第２のモータの出力特性とは、回転速度に対応する出力トルクの特性が異なる、請求項６に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項８】
前記クランク軸に与えられる人力駆動力に応じて、前記第１のモータおよび前記第２のモータを制御する制御部をさらに含み、
前記制御部は、前記第１のモータおよび前記第２のモータを選択的に動作させる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項９】
前記制御部は、前記クランク軸の回転速度および車速の少なくとも一方に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータを選択的に動作させる、請求項８に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１０】
前記制御部は、前記クランク軸の回転速度または車速が所定速度未満のとき、人力駆動力に応じて前記第１のモータを動作させ、前記クランク軸の回転速度または車速が所定速度以上のとき、人力駆動力に応じて前記第２のモータを動作させる、請求項９に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１１】
前記第１のモータの回転速度が所定回転速度未満の場合における前記第１のモータの出力トルクは、前記第２のモータの回転速度が所定回転速度未満の場合における前記第２のモータの出力トルクよりも大きく、前記第１のモータの回転速度が所定回転速度以上の場合における前記第１のモータの出力トルクは、前記第２のモータの回転速度が所定回転速度以上の場合における前記第２のモータの出力トルク以下である、請求項１０に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１２】
前記ハウジングは、前記第１のモータを取り付け可能な第１の取付部と、前記第２のモータを取り付け可能な第２の取付部とを含み、
前記第１の取付部は、出力特性が異なる複数の前記第１のモータのうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１３】
前記第１の取付部は、前記ハウジングの外部から前記第１のモータを着脱できるように構成される、請求項１２に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１４】
クランク軸を回転可能に支持するハウジングを含み、
前記ハウジングは、人力駆動力をアシストする第１のモータを取り付け可能な第１の取付部を含み、
前記第１の取付部は、出力特性が異なる複数の前記第１のモータのうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、自転車用ドライブユニット。
【請求項１５】
前記第１の取付部は、前記ハウジングの外部から前記第１のモータを着脱できるように構成される、請求項１４に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１６】
前記ハウジングは、人力駆動力をアシストする第２のモータを取り付け可能な第２の取付部をさらに含み、
前記第２の取付部は、出力特性が異なる複数の前記第２のモータのうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、請求項１４または１５に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１７】
前記第２の取付部は、前記ハウジングの外部から前記第２のモータを着脱できるように構成される、請求項１６に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１８】
前記クランク軸の回転が伝達される出力部をさらに含み、
前記第１のモータおよび前記第２のモータは、前記出力部に駆動力を与える、請求項１６または１７に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１９】
前記第１のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第１の減速機を取り付け可能な第３の取付部をさらに含み、
前記第３の取付部は、減速比が異なる複数の前記第１の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、請求項１８に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項２０】
前記第２のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第２の減速機を取付可能な第４の取付部をさらに含み、
前記第４の取付部は、減速比が異なる複数の前記第２の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、請求項１８または１９に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項２１】
前記第１の取付部は、前記ハウジングの壁部に設けられる開口を有し、前記開口を閉鎖するカバー体を取り付け可能である、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用ドライブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の自転車用ドライブユニットは、自転車のクランク軸に与えられる人力駆動力をアシストするモータと、フロントスプロケットに連結された出力部にモータの回転を減速して伝達する減速機とを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５７５９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータの出力トルクはモータの回転速度に依存するので、特許文献１の自転車用ドライブユニットでは、クランク軸の回転速度に応じて、モータの出力トルクも変化する。たとえば低回転で大きなトルクを出力するモータを使用すると、クランク軸の回転速度が高くなったときにアシスト力が不十分になる場合がある。またたとえば高回転で大きなトルクを出力するモータを使用すると、クランク軸の回転速度が低くなるとアシスト力が不十分になる場合がある。
本発明の目的は、利用者が所望するケイデンスの範囲において、アシスト力が不足してしまうことを抑制することができる自転車用ドライブユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔１〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの一形態は、クランク軸を回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸の回転が伝達される出力部と、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸の回転速度に対する前記出力部の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能な第１のモータと、前記ハウジングに設けられ、前記クランク軸の回転速度に対する前記出力部の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能な第２のモータとを含む。
【０００６】
〔２〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のモータおよび前記第２のモータは、前記出力部に駆動力を与える。
〔３〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第１の減速機をさらに含む。
【０００７】
〔４〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第２のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第２の減速機をさらに含む。
〔５〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１の減速機の減速比と前記第２の減速機の減速比とが互いに異なる。
【０００８】
〔６〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のモータの出力特性と前記第２のモータの出力特性とが互いに異なる。
〔７〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のモータの出力特性と前記第２のモータの出力特性とは、回転速度に対応する出力トルクの特性が異なる。
【０００９】
〔８〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸に与えられる人力駆動力に応じて、前記第１のモータおよび前記第２のモータを制御する制御部をさらに含み、前記制御部は、前記第１のモータおよび前記第２のモータを選択的に動作させる。
【００１０】
〔９〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御部は、前記クランク軸の回転速度および車速の少なくとも一方に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータを選択的に動作させる。
【００１１】
〔１０〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御部は、前記クランク軸の回転速度または車速が所定速度未満のとき、人力駆動力に応じて前記第１のモータを動作させ、前記クランク軸の回転速度または車速が所定速度以上のとき、人力駆動力に応じて前記第２のモータを動作させる。
【００１２】
〔１１〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のモータの回転速度が所定回転速度未満の場合における前記第１のモータの出力トルクは、前記第２のモータの回転速度が所定回転速度未満の場合における前記第２のモータの出力トルクよりも大きく、前記第１のモータの回転速度が所定回転速度以上の場合における前記第１のモータの出力トルクは、前記第２のモータの回転速度が所定回転速度以上の場合における前記第２のモータの出力トルク以下である。
【００１３】
〔１２〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ハウジングは、前記第１のモータを取り付け可能な第１の取付部と、前記第２のモータを取り付け可能な第２の取付部とを含み、前記第１の取付部は、出力特性が異なる複数の前記第１のモータのうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【００１４】
〔１３〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１の取付部は、前記ハウジングの外部から前記第１のモータを着脱できるように構成される。
〔１４〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、クランク軸を回転可能に支持するハウジングを含み、前記ハウジングは、人力駆動力をアシストする第１のモータを取り付け可能な第１の取付部を含み、前記第１の取付部は、出力特性が異なる複数の前記第１のモータのうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【００１５】
〔１５〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１の取付部は、前記ハウジングの外部から前記第１のモータを着脱できるように構成される。
〔１６〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ハウジングは、人力駆動力をアシストする第２のモータを取り付け可能な第２の取付部をさらに含み、前記第２の取付部は、出力特性が異なる複数の前記第２のモータのうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【００１６】
〔１７〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第２の取付部は、前記ハウジングの外部から前記第２のモータを着脱できるように構成される。
〔１８〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸の回転が伝達される出力部をさらに含み、前記第１のモータおよび前記第２のモータは、前記出力部に駆動力を与える。
【００１７】
〔１９〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第１の減速機を取り付け可能な第３の取付部をさらに含み、前記第３の取付部は、減速比が異なる複数の前記第１の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【００１８】
〔２０〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第２のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第２の減速機を取付可能な第４の取付部をさらに含み、前記第４の取付部は、減速比が異なる複数の前記第２の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【００１９】
〔２１〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１の取付部は、前記ハウジングの壁部に設けられる開口を有し、前記開口を閉鎖するカバー体を取り付け可能である。
【発明の効果】
【００２０】
上記自転車用ドライブユニットによれば、利用者が所望するケイデンスの範囲において、アシスト力が不足してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態の自転車用ドライブユニットを備える電動アシスト自転車の側面図。
【図２】図１の駆動機構の側面図。
【図３】図２の３−３線の断面図。
【図４】自転車用ドライブユニットの制御系のブロック図。
【図５】第１のモータおよび第２のモータの出力特性を示すグラフ。
【図６】制御部によって実行される選択制御のフローチャート。
【図７】第２の実施形態の自転車用ドライブユニットの正面図。
【図８】図７の８−８線の断面図（分解状態）。
【図９】図７の８−８線の断面図（結合状態）。
【図１０】第１のモータの出力特性を示すグラフ。
【図１１】第２のモータの出力特性を示すグラフ。
【図１２】第１の変形例の自転車用ドライブユニットの断面図。
【図１３】第２の変形例の自転車用ドライブユニットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
図１に示されるとおり、電動アシスト自転車ＢＣは、自転車用ドライブユニット（以下では「ドライブユニット１０」と記載する）を備える。一例では、電動アシスト自転車ＢＣは、フレームＦＲ、前輪ＷＦ、後輪ＷＲ、および、ハンドルバーＨＢをさらに備える。フレームＦＲは、電動アシスト自転車ＢＣの本体である。前輪ＷＦおよび後輪ＷＲは、フレームＦＲに対して回転可能な状態でフレームＦＲに支持されている。ハンドルバーＨＢは、前輪ＷＦの向きを変更できるようにフレームＦＲに支持されている。
【００２３】
電動アシスト自転車ＢＣはさらに、バッテリＢＴ、車速センサＳＢ、電線ＥＷ１、および、ドライブユニット１０とともに駆動機構ＤＳを構成する、一対のクランクアームＣＡ、一対のペダルＰＤ、フロントスプロケットＳＦ、リアスプロケットＳＲ、および、チェーンＣＨを備える。バッテリＢＴは、フレームＦＲに取り付けられている。バッテリＢＴは、電線ＥＷ１によって、ドライブユニット１０と電気的に接続されている。ドライブユニット１０は、トルクセンサＳＡおよびクランク回転センサＳＣを含む。ドライブユニット１０は、電線ＥＷ２によって、車速センサＳＢと電気的に接続されている。クランク回転センサＳＣは、ケイデンスセンサであり、クランクの回転速度を検出可能である。
【００２４】
駆動機構ＤＳは、クランク軸１２から後輪ＷＲに駆動力を伝達する。ドライブユニット１０は、フレームＦＲに取り付けられ、フレームＦＲに対して着脱可能である。ドライブユニット１０とフレームＦＲとを結合する手段は、例えばボルトである。図２に示されるように、ドライブユニット１０は、第１のアシストユニット３０、第２のアシストユニット４０、および、制御装置５０を含む。
【００２５】
一対のクランクアームＣＡは、クランク軸１２と一体に回転できるようにクランク軸１２に連結されている。一対のクランクアームＣＡとクランク軸１２とを含んでクランクが構成される。一対のペダルＰＤは、クランクアームＣＡに対して回転可能な状態で一対のクランクアームＣＡに個別に支持されている。フロントスプロケットＳＦは、ワンウェイクラッチ２０（図３参照）を介してクランク軸１２と連結されている。リアスプロケットＳＲは、後輪ＷＲ（図１参照）の車軸ＷＳに対する回転が可能な状態で車軸ＷＳによって支持されている。リアスプロケットＳＲは、後輪ＷＲのハブに連結されている。チェーンＣＨは、フロントスプロケットＳＦおよびリアスプロケットＳＲに巻き掛けられている。
【００２６】
クランクアームＣＡを前方に回転させる人力駆動力がペダルＰＤに入力された場合、クランクアームＣＡおよびクランク軸１２が一体となってクランク軸１２の軸心まわりの一方向に回転する。この場合、クランク軸１２の回転がフロントスプロケットＳＦに伝達され、フロントスプロケットＳＦの回転がチェーンＣＨによってリアスプロケットＳＲおよび後輪ＷＲに伝達される。クランクアームＣＡを後方に回転させる人力駆動力がペダルＰＤに入力された場合、クランクアームＣＡおよびクランク軸１２が一体となってクランク軸１２の軸心まわりの他方向に回転する。この場合、ワンウェイクラッチ２０の作用によってクランク軸１２の回転がフロントスプロケットＳＦに伝達されない。ワンウェイクラッチ２０は、省略されてもよい。
【００２７】
図１に示されるように、トルクセンサＳＡは、ドライブユニット１０に設けられ、クランク軸１２に入力される人力駆動力を反映する信号を出力する。トルクセンサＳＡは、例えば、歪ゲージ、半導体歪センサ、または、磁歪センサである。トルクセンサＳＡは、例えばクランク軸１２からフロントスプロケットＳＦまでの動力伝達経路に取り付けられている。トルクセンサＳＡは、好ましくは、ワンウェイクラッチ２０からフロントスプロケットＳＦまでの動力伝達経路に設けられる。トルクセンサＳＡを磁歪センサによって構成する場合、クランク軸１２からフロントスプロケットＳＦまでの動力伝達経路に磁歪素子を設け、この磁歪素子を磁歪センサによって検出する。
【００２８】
車速センサＳＢは、例えば磁気センサである。車速センサＳＢは、例えばフレームＦＲのフロントフォークＦＦに設けられている。車速センサＳＢは、前輪ＷＦに設けられる磁石に反応し、前輪ＷＦの回転速度が反映された信号を出力する。車速センサＳＢは、例えばフレームＦＲのチェーンステイに設けられてもよく、この場合、後輪ＷＲに設けられる磁石に反応し、後輪ＷＲの回転速度が反映された信号を出力する。
【００２９】
トルクセンサＳＡおよびクランク回転センサＳＣの信号は、ドライブユニット１０内の電線（図示略）を介して制御装置５０（図２参照）に送信される。車速センサＳＢの信号は、電線ＥＷ２を介して制御装置５０に送信される。別の例では、トルクセンサＳＡ、車速センサＳＢ、および、クランク回転センサＳＣの少なくとも１つは、制御装置５０と無線通信可能に構成されてもよい。
【００３０】
図２に示されるように、第１のアシストユニット３０および第２のアシストユニット４０は、ドライブユニット１０のハウジング１４に設けられている。第１のアシストユニット３０は、第１のモータ３２を含む。第１のモータ３２は、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２の回転速度に対する出力部１６（図３参照）の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能である。第２のアシストユニット４０は、第２のモータ４２を含む。第２のモータ４２は、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２の回転速度に対する出力部１６の回転速度の比率を変更することなく、人力駆動力をアシスト可能である。第１のモータ３２および第２のモータ４２は、例えば電気モータである。第１のモータ３２および第２のモータ４２の出力は、クランク軸１２からフロントスプロケットＳＦまでの動力伝達経路に伝達される。第１のモータ３２および第２のモータ４２は、トルクセンサＳＡの検出結果に応じて人力駆動力をアシスト可能である。
【００３１】
図４に示されるとおり、制御装置５０は、ドライブユニット１０に設けられている。制御装置５０は、制御部５２を含む。一例では、制御装置５０は、記憶部５４、第１のインバータ部５６、および、第２のインバータ部５８をさらに含む。制御部５２は、予め定められた制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。
【００３２】
記憶部５４は、不揮発性メモリを含む。記憶部５４は、制御部５２の制御に用いられる情報を記憶している。記憶部５４に記憶される情報は、制御部５２の演算処理装置によって実行される予め定められた制御プログラムを含む。第１のインバータ部５６は、制御部５２の指令信号に基づいて、スイッチング制御によってバッテリＢＴ（図１参照）の直流電力を３相交流電力に変換し、第１のモータ３２への３相交流電力の供給を制御するためのスイッチング回路を含む。第２のインバータ部５８は、第１のインバータ部５６と同様に３相交流電力を生成し、第２のモータ４２への３相交流電力の供給を制御するためのスイッチング回路を含む。
【００３３】
図３に示されるように、ドライブユニット１０は、ハウジング１４、出力部１６、保持部１８、および、ワンウェイクラッチ２０をさらに含む。ハウジング１４は、クランク軸１２を回転可能に支持している。出力部１６は、ハウジング１４に設けられ、クランク軸１２の回転が伝達される。
【００３４】
第１のアシストユニット３０は、好ましくは、第１の減速機３４をさらに含む。第２のアシストユニット４０は、好ましくは、第２の減速機４４をさらに含む。第１の減速機３４は、第１のモータ３２の回転を減速して出力部１６に伝達する。第２の減速機４４は、第２のモータ４２の回転を減速して出力部１６に伝達する。本実施形態では、第１の減速機３４の減速比および第２の減速機４４の減速比は、互いに等しい。別の例では、第１の減速機３４の減速比と第２の減速機４４の減速比とが互いに異なる。この場合、ドライブユニット１０は、同じ出力特性を有する第１のモータ３２および第２のモータ４２を含むことができる。
【００３５】
ドライブユニット１０は、複数の軸受２２をさらに含む。複数の軸受２２は、第１の軸受２２Ａ、第２の軸受２２Ｂ、第３の軸受２２Ｃ、第４の軸受２２Ｄ、第５の軸受２２Ｅ、第６の軸受２２Ｆ、および、第７の軸受２２Ｇを含む。
【００３６】
ハウジング１４は、クランク軸１２、出力部１６、第１のモータ３２、第１の減速機３４、第２のモータ４２、第２の減速機４４、複数の軸受２２、および、制御装置５０（図３では図示略、図４参照）を収容している。別の例では、制御装置５０は、ハウジング１４の外部に設けられていてもよく、第１のモータ３２および第２のモータ４２の少なくとも一部がハウジング１４の外部に設けられていてもよい。クランク軸１２の両端部は、ハウジング１４から突出している。フロントスプロケットＳＦは、ハウジング１４の側方に配置されている。
【００３７】
第１の軸受２２Ａは、一対のベアリングを含む。第１の軸受２２Ａの一方のベアリングは、クランク軸１２の一方の端部とハウジング１４との間に取り付けられている。第１の軸受２２Ａの他方のベアリングは、クランク軸１２の他方の端部とフロントスプロケットＳＦの内周面との間に取り付けられている。第２の軸受２２Ｂは、ベアリングを含み、このベアリングはフロントスプロケットＳＦの外周面とハウジング１４との間に取り付けられている。第１の軸受２２Ａおよび第２の軸受２２Ｂによってクランク軸１２は、ハウジング１４およびフロントスプロケットＳＦに対して回転可能であり、フロントスプロケットＳＦは、クランク軸１２およびハウジング１４に対して回転可能である。クランク軸１２の外周面には、磁石（図示略）が設けられる。この磁石は、クランク軸１２の軸線方向においてトルクセンサＳＡに関してフロントスプロケットＳＦとは反対側に設けられる。クランク回転センサＳＣ（図２参照）は、クランク軸１２の軸線方向においてトルクセンサＳＡに関してフロントスプロケットＳＦとは反対側に設けられ、磁石を検出可能な磁気センサを含む。クランク回転センサＳＣは、ハウジング１４内に設けられ、クランク軸１２に設けられる磁石を検出する。
【００３８】
出力部１６は、第１の円筒部１６Ａ、第２の円筒部１６Ｂ、および、連結部１６Ｃを含む。第１の円筒部１６Ａおよび第２の円筒部１６Ｂは、クランク軸１２を挿入可能な孔１６Ｄを含む。第２の円筒部１６Ｂの内径および外径は、第１の円筒部１６Ａの内径および外径よりも大きい。連結部１６Ｃは、第１の円筒部１６Ａと第２の円筒部１６Ｂとを連結している。出力部１６は、クランク軸１２のトルクと、第１のモータ３２または第２のモータ４２のトルクとを合成したトルクをフロントスプロケットＳＦに伝達する。
【００３９】
第１の円筒部１６Ａは、フロントスプロケットＳＦと例えばスプライン嵌合されている。トルクセンサＳＡは、第１の円筒部１６Ａの外周部分に取り付けられている。トルクセンサＳＡは、第１の円筒部１６Ａに加えられるトルクに応じた信号を出力する。第２の円筒部１６Ｂは、第１の減速機３４および第２の減速機４４のそれぞれと連結されている。第２の円筒部１６Ｂは、第１の円筒部１６ＡよりもフロントスプロケットＳＦから遠い部分に設けられている。第２の円筒部１６Ｂの外周部分には、ギア１６Ｅが設けられている。ギア１６Ｅは、出力部１６と一体に形成されていてもよく、出力部１６とは別体で形成され、出力部１６に回転不能に固定されていてもよい。連結部１６Ｃの内周部分には、クランク軸１２に取り付けられた第３の軸受２２Ｃが取り付けられている。第３の軸受２２Ｃは、ベアリングを含む。出力部１６は、クランク軸１２に対して回転可能に支持されている。出力部１６の別の例では、ギア１６Ｅが出力部１６のうち、トルクセンサＳＡとフロントスプロケットＳＦが取り付けられる部分との間に設けられてもよい。
【００４０】
保持部１８は、クランク軸１２において第２の円筒部１６Ｂの径方向の内側に第２の円筒部１６Ｂと間隔を置いて取り付けられている。ワンウェイクラッチ２０は、第２の円筒部１６Ｂの内周部分と保持部１８とに挟まれた状態で第２の円筒部１６Ｂおよび保持部１８のそれぞれに取り付けられている。ワンウェイクラッチ２０は、クランク軸１２の回転を出力部１６に伝達し、出力部１６の回転をクランク軸１２に伝達しないように構成される。一例では、ワンウェイクラッチ２０は、爪およびラチェットを含む。ワンウェイクラッチ２０は、ローラクラッチによって構成されてもよい。
【００４１】
第１のモータ３２および第２のモータ４２は、出力部１６に駆動力を与える。第１のモータ３２および第２のモータ４２は、クランク軸１２の周囲において互いに離れた位置に配置されている。図２および図３に示されるように、第１のモータ３２および第２のモータ４２は、クランク軸１２に対して互いに反対側に配置されている。別の例では、第１のモータ３２および第２のモータ４２の両方が、クランク軸１２を通る平面に関して、一方側に配置されてもよい。第１のモータ３２および第２のモータ４２の型式は、インナーロータ型である。別の例では、第１のモータ３２および第２のモータ４２の型式は、アウターロータ型であってもよい。
【００４２】
ハウジング１４に対する第１のモータ３２の取り付け構造は、複数の形態のいずれかを取り得る。第１の形態では、第１のモータ３２は、ハウジング１４に固定されていてもよい。第２の形態では、第１のモータ３２は、ハウジング１４に対して着脱可能であってもよい。
【００４３】
第１のモータ３２は、第１のステータ３２Ａ、第１のロータ３２Ｂ、および、第１の出力軸３２Ｃを含む。第４の軸受２２Ｄは、一対のベアリングを含む。第４の軸受２２Ｄの一方のベアリングは、第１の出力軸３２Ｃの一方の端部を支持している。第４の軸受２２Ｄの他方のベアリングは、第１の出力軸３２Ｃの他方の端部を支持している。第１のロータ３２Ｂは、第１の出力軸３２Ｃに固定されている。第１のロータ３２Ｂおよび第１の出力軸３２Ｃは、ハウジング１４に対して回転可能である。第１の出力軸３２Ｃの軸線は、クランク軸１２の軸線に平行である。
【００４４】
ハウジング１４に対する第２のモータ４２の取り付け構造は、複数の形態のいずれかを取り得る。第１の形態では、第２のモータ４２は、ハウジング１４に固定されていてもよい。第２の形態では、第２のモータ４２は、ハウジング１４に対して着脱可能であってもよい。
【００４５】
第２のモータ４２は、第２のステータ４２Ａ、第２のロータ４２Ｂ、および、第２の出力軸４２Ｃを含む。第５の軸受２２Ｅは、一対のベアリングを含む。第５の軸受２２Ｅの一方のベアリングは、第２の出力軸４２Ｃの一方の端部を支持している。第５の軸受２２Ｅの他方のベアリングは、第２の出力軸４２Ｃの他方の端部を支持している。第２のロータ４２Ｂは、第２の出力軸４２Ｃに固定されている。第２のロータ４２Ｂおよび第２の出力軸４２Ｃは、ハウジング１４に対して回転可能である。第２の出力軸４２Ｃの軸線は、クランク軸１２の軸線に平行である。
【００４６】
第１の減速機３４は、第１のギア３２Ｄ、回転軸３４Ａ、第２のギア３４Ｂ、ワンウェイクラッチ３４Ｃ、第３のギア３４Ｄ、および、ギア１６Ｅを含む。第１の減速機３４が含むギアの数および歯数は、第１のモータ３２を駆動したときに、第１のモータ３２の回転速度よりもフロントスプロケットＳＦの回転速度が低くなり、かつフロントスプロケットＳＦを前転させることができるのであれば、任意に変更可能である。第１の例では、第１の減速機３４は、第１のギア３２Ｄおよび第２のギア３４Ｂのみで減速する構成としてもよく、第２のギア３４Ｂおよび第３のギア３４Ｄのみで減速する構成としてもよく、第３のギア３４Ｄおよびギア１６Ｅのみで減速する構成としてもよい。第２の例では、第１の減速機３４は、第１のギア３２Ｄ、第２のギア３４Ｂ、第３のギア３４Ｄ、および、ギア１６Ｅに加え、少なくとも１つのギアをさらに含んでいてもよい。第１のギア３２Ｄは、複数の形態のいずれかを取り得る。第１の形態では、第１のギア３２Ｄは、第１の出力軸３２Ｃとは別に構成された部品であり、第１の出力軸３２Ｃに固定されていてもよい。第２の形態では、第１のギア３２Ｄは、第１の出力軸３２Ｃの一部を加工して形成されてもよい。
【００４７】
第２のギア３４Ｂは、ワンウェイクラッチ３４Ｃを介して回転軸３４Ａに支持されている。第２のギア３４Ｂは、第１のギア３２Ｄと噛み合っている。第２のギア３４Ｂの歯数は、第１のギア３２Ｄの歯数よりも多い。
【００４８】
ワンウェイクラッチ３４Ｃは、第２のギア３４Ｂの第１の回転方向の回転を回転軸３４Ａに伝達し、回転軸３４Ａの第２の回転方向の回転を第２のギア３４Ｂに伝達しない。第２の回転方向は、第１の回転方向と反対の回転方向である。
【００４９】
第３のギア３４Ｄは、回転軸３４Ａの外周面に設けられている。回転軸３４Ａの軸線に沿う方向において第３のギア３４Ｄは、第２のギア３４Ｂよりも第１のモータ３２寄りに設けられる。第３のギア３４Ｄは、出力部１６に設けられるギア１６Ｅと噛み合っている。第３のギア３４Ｄの歯数は、第２のギア３４Ｂの歯数およびギア１６Ｅの歯数よりも少ない。第３のギア３４Ｄは、複数の形態を取り得る。第１の形態では、第３のギア３４Ｄは、回転軸３４Ａとは別に構成され、回転軸３４Ａに固定されてもよい。第２の形態では、第３のギア３４Ｄは、回転軸３４Ａの一部を加工して形成されていてもよい。
【００５０】
第６の軸受２２Ｆは、一対のベアリングを含む。第６の軸受２２Ｆの一方のベアリングは、回転軸３４Ａの一方の端部の外周面とハウジング１４との間に取り付けられている。第６の軸受２２Ｆの他方のベアリングは、回転軸３４Ａの他方の端部の外周面とハウジング１４との間に取り付けられている。このため、回転軸３４Ａは、ハウジング１４に対して回転可能である。第２のギア３４Ｂおよび第３のギア３４Ｄは、第６の軸受２２Ｆの一方のベアリングと第６の軸受２２Ｆの他方のベアリングとの間に設けられている。
【００５１】
第２の減速機４４は、第５のギア４２Ｄ、回転軸４４Ａ、第６のギア４４Ｂ、ワンウェイクラッチ４４Ｃ、第７のギア４４Ｄ、および、ギア１６Ｅを含む。第２の減速機４４が含むギアの数および歯数は、第２のモータ４２を駆動したときに、第２のモータ４２の回転速度よりもフロントスプロケットＳＦの回転速度が低くなり、かつフロントスプロケットＳＦを前転させることができるのであれば、任意に変更可能である。第１の例では、第５のギア４２Ｄおよび第６のギア４４Ｂのみで減速する構成としてもよく、第６のギア４４Ｂおよび第７のギア４４Ｄのみで減速する構成としてもよく、第７のギア４４Ｄおよびギア１６Ｅのみで減速する構成としてもよい。第２の例では、第２の減速機４４は、第５のギア４２Ｄ、第６のギア４４Ｂ、第７のギア４４Ｄ、および、ギア１６Ｅに加え、少なくとも１つのギアをさらに含んでいてもよい。第５のギア４２Ｄは、複数の形態を取り得る。第１の形態では、第５のギア４２Ｄは、第２の出力軸４２Ｃとは別に構成された部品であり、第２の出力軸４２Ｃに固定されていてもよい。第２の形態では、第５のギア４２Ｄは、第２の出力軸４２Ｃの一部を加工して形成されていてもよい。
【００５２】
第６のギア４４Ｂは、ワンウェイクラッチ４４Ｃの外周面に取り付けられている。第６のギア４４Ｂは、第２のモータ４２の第５のギア４２Ｄと噛み合っている。第６のギア４４Ｂの歯数は、第５のギア４２Ｄの歯数よりも多い。
【００５３】
ワンウェイクラッチ４４Ｃは、第６のギア４４Ｂの第１の回転方向の回転を回転軸４４Ａに伝達し、回転軸４４Ａの第２の回転方向の回転を第６のギア４４Ｂに伝達しない。第２の回転方向は、第１の回転方向と反対の回転方向である。
【００５４】
第７のギア４４Ｄは、回転軸４４Ａの外周面に設けられている。回転軸４４Ａの軸線に沿う方向において第７のギア４４Ｄは第６のギア４４Ｂよりも第２のモータ４２寄りに設けられる。第７のギア４４Ｄは、出力部１６のギア１６Ｅと噛み合っている。第７のギア４４Ｄの歯数は、第６のギア４４Ｂの歯数およびギア１６Ｅの歯数よりも少ない。第７のギア４４Ｄは、複数の形態を取り得る。第１の形態では、第７のギア４４Ｄは、回転軸４４Ａとは別に構成され、回転軸４４Ａに固定されていてもよい。第２の形態では、第７のギア４４Ｄは、回転軸４４Ａの一部を加工して形成されていてもよい。
【００５５】
第７の軸受２２Ｇは、一対のベアリングを含む。第７の軸受２２Ｇの一方のベアリングは、回転軸４４Ａの一方の端部の外周面とハウジング１４との間に取り付けられている。第７の軸受２２Ｇの他方のベアリングは、回転軸４４Ａの他方の端部の外周面とハウジング１４との間に取り付けられている。このため、回転軸４４Ａは、ハウジング１４に対して回転可能である。第６のギア４４Ｂおよび第７のギア４４Ｄは、第７の軸受２２Ｇの一方のベアリングと第７の軸受２２Ｇの他方のベアリングとの間に設けられている。
【００５６】
図４に示されるように、制御部５２は、トルクセンサＳＡの信号および車速センサＳＢの信号を受信する。制御部５２は、トルクセンサＳＡから受信した信号、および、車速センサＳＢから受信した信号に基づいて、アシスト力および車速を演算する。制御部５２は、演算したアシスト力、車速、および、クランク軸１２の回転速度に基づいて、第１のインバータ部５６および第２のインバータ部５８を制御する。すなわち、制御部５２は、クランク軸１２に与えられる人力駆動力に応じて、第１のモータ３２および第２のモータ４２を制御する。制御部５２は、第１のモータ３２および第２のモータ４２を選択的に動作させる。詳細には、制御部５２は、クランク軸１２の回転速度および車速の少なくとも一方に基づいて、第１のモータ３２および第２のモータ４２を選択的に動作させる。制御部５２は、クランク軸１２の回転速度および車速の代わりに、第１のモータ３２および第２のモータ４２の回転速度に応じて、第１のモータ３２および第２のモータ４２を選択的に動作させてもよい。この場合、制御部５２は、第１のモータ３２および第２のモータ４２に設けられるモータ出力軸の回転速度センサから信号を受け取る構成とする。
【００５７】
図５は、第１のモータ３２の出力特性および第２のモータ４２の出力特性を示している。出力特性は、モータの回転速度とモータの出力トルクとの関係である。出力トルクは、モータの定格トルクである。図５の実線のグラフが第１のモータ３２の出力特性を示し、一点鎖線のグラフが第２のモータ４２の出力特性を示している。
【００５８】
第１のモータ３２の出力特性と第２のモータ４２の出力特性とは互いに異なる。第１のモータ３２の回転速度および第２のモータ４２の回転速度が所定回転速度ＫＮである場合、第１のモータ３２の出力トルクおよび第２のモータ４２の出力トルクが等しい。第１のモータ３２の回転速度が所定回転速度ＫＮ未満の場合における第１のモータ３２の出力トルクは、第２のモータ４２の回転速度が所定回転速度ＫＮ未満の場合における第２のモータ４２の出力トルクよりも大きい。第１のモータ３２の回転速度が所定回転速度ＫＮ以上の場合における第１のモータ３２の出力トルクは、第２のモータ４２の回転速度が所定回転速度ＫＮ以上の場合における第２のモータ４２の出力トルクよりも小さい。このように、第１のモータ３２の出力特性と第２のモータ４２の出力特性とは、回転速度に対応する出力トルクの特性が異なる。
【００５９】
制御部５２（図４参照）は、駆動するモータをクランク軸１２の回転速度に基づいて第１のモータ３２および第２のモータ４２（ともに図４参照）から選択する選択制御を実行する。制御部５２は、所定の制御周期毎に選択制御を実行する。図６は、選択制御のフローチャートの一例である。クランク軸１２の回転速度は、モータの回転速度に比例する。制御部５２は、トルクセンサＳＡによって所定値以上の人力駆動力を検出していないときには、第１のモータ３２および第２のモータ４２を駆動しない。また制御部５２は、車速センサＳＢによって所定速度Ｖｍａｘ以上の速度を検出しているときには、第１のモータ３２および第２のモータ４２を駆動しない。所定速度Ｖｍａｘは、たとえば時速２５ｋｍである。制御部５２は、図６の選択制御のフローチャートに基づいて選択されたモータを、人力駆動力および車速に基づいて制御する。
【００６０】
制御部５２は、ステップＳ１において、駆動するモータとして第１のモータ３２を選択しているか否かを判定する。ステップＳ１の判定結果が肯定である場合、ステップＳ２が実行される。ステップＳ１の判定結果が否定である場合、ステップＳ４が実行される。
【００６１】
制御部５２は、ステップＳ２において、クランク軸１２の回転速度が所定速度Ｖｃ以上か否かを判定する。制御部５２は、クランク回転センサＳＣの検出結果に基づいてクランク軸１２の回転速度を演算する。所定速度Ｖｃは、所定回転速度ＫＮに基づいて予め設定されている。所定速度Ｖｃは任意に設定可能であるが、クランク軸１２の回転速度が所定速度Ｖｃのとき、モータの回転速度が所定回転速度ＫＮになるか、または所定回転速度ＫＮに近い速度になることが好ましい。所定速度Ｖｃに関する情報は、記憶部５４に記憶されている。たとえば制御部５２に外部のコンピュータを有線または無線によって接続し、記憶部５４に記憶されている所定速度Ｖｃに関する情報を、外部のコンピュータによって変更してもよい。ステップＳ２の判定結果が肯定である場合、ステップＳ３が実行される。ステップＳ２の判定結果が否定である場合、選択制御が一旦終了する。
【００６２】
制御部５２は、ステップＳ３において、制御対象として、第２のモータ４２を選択して、駆動するモータを第１のモータ３２から第２のモータ４２に切り替える。すなわち、制御部５２は、クランク軸１２の回転速度が所定速度Ｖｃ以上のとき、人力駆動力に応じて第２のモータ４２を動作させる。
【００６３】
制御部５２は、ステップＳ４において、クランク軸１２の回転速度が所定速度Ｖｃ未満か否かを判定する。ステップＳ４の判定結果が肯定である場合、ステップＳ５が実行される。ステップＳ４の判定結果が否定である場合、選択制御が一旦終了する。
【００６４】
制御部５２は、ステップＳ５において、制御対象として、第１のモータ３２を選択して、駆動するモータを第２のモータ４２から第１のモータ３２に切り替える。すなわち、制御部５２は、クランク軸１２の回転速度が所定速度Ｖｃ未満のとき、人力駆動力に応じて第１のモータ３２を動作させる。
【００６５】
駆動するモータを選択するために用いられるパラメータは、任意に変更可能である。一例では、制御部５２は、クランク軸１２の回転速度に代えて車速を用いてもよい。この場合、制御部５２は、車速が所定速度Ｖｂ未満のとき、人力駆動力に応じて第１のモータ３２を動作させ、車速が所定速度Ｖｂ以上のとき、人力駆動力に応じて第２のモータ４２を動作させる。所定速度Ｖｂは、所定速度Ｖｍａｘ未満の範囲において任意に設定可能である。所定速度Ｖｂになるようにクランク軸１２を回転させているときに、第１のモータ３２の回転速度および第２のモータ４２の回転速度が所定回転速度ＫＮなるか、または所定回転速度ＫＮに近い速度になるように、所定速度Ｖｂが設定されていることが好ましい。自転車に変速機が設けられていない場合は、ギア比が一定となるので、クランク軸１２の回転が後輪に伝達されているときには、車速がモータの回転速度に比例する。自転車に変速機が設けられていても変速段をセンサによって検出し、ギア比を求めることによって、クランク軸１２の回転数と車速との関係を演算することができる。制御部５２は、クランク軸１２が回転しているときには、クランク軸１２の回転に基づいてモータを選択し、クランク軸１２の回転が停止しているときには、車速に基づいて、モータを選択してもよい。制御部５２は、クランク軸１２の回転速度に代えて、クランクアームＣＡの回転速度、またはクランク軸１２が回転することによって回転する部材の回転速度、または第１のモータ３２および第２のモータ４２の回転速度を用いて、駆動するモータを選択してもよい。
【００６６】
第１の実施形態によれば、以下の作用および効果が得られる。
（１）ドライブユニット１０は、第１のモータ３２および第２のモータ４２を含む。第１のモータ３２の出力特性と、第２のモータ４２の出力特性とが異なることによって、利用者が所望するケイデンスの範囲において、アシスト力が不足してしまうことを抑制することができる。
【００６７】
（２）制御部５２は、クランク軸１２の回転速度および車速の少なくとも一方に基づいて第１のモータ３２および第２のモータ４２を駆動する。このため、走行状態に応じて適切な出力特性のモータを選択できる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図７〜図１１は、第２の実施形態のドライブユニット１０に関する図である。第２の実施形態のドライブユニット１０の構成は、主に以下に説明される点において第１の実施形態のドライブユニット１０の構成と相違する。図８および図９は、図７の８−８線に沿う断面を示している。
【００６９】
図７および図８に示されるように、ドライブユニット１０は、第１の実施形態のドライブユニット１０と同様に、クランク軸１２の回転が伝達される出力部１６を含む。第１のモータ３２および第２のモータ４２は、出力部１６に駆動力を与える。ドライブユニット１０のハウジング６０は、第１のハウジング７０、第２のハウジング８０（図８参照）、第１のカバー体９０、および、第２のカバー体９２を含む。ハウジング６０は、第１の実施形態のハウジング１４と同様に、クランク軸１２を回転可能に支持する。
【００７０】
図８に示されるように、ハウジング６０は、第１のモータ３２を取り付け可能な第１の取付部６２を含む。ハウジング６０は、好ましくは、第２のモータ４２を取り付け可能な第２の取付部６４を含む。第１の取付部６２および第２の取付部６４は、第１のハウジング７０に形成されている。第１の取付部６２は、ハウジング６０の壁部に設けられる第１の開口６２Ａを有する。第２の取付部６４は、ハウジング６０の壁部に設けられる第２の開口６４Ａを有する。
【００７１】
第１のカバー体９０は、ハウジング６０に着脱可能に設けられて、第１の開口６２Ａを閉鎖する。第２のカバー体９２は、ハウジング６０に着脱可能に設けられて、第２の開口６４Ａを閉鎖する。第１および第２の開口６２Ａ，６４Ａは、クランク軸１２の軸線に沿う方向において、ハウジング６０の一方に設けられる。本実施形態では、第１および第２の開口６２Ａ，６４Ａは、ハウジング６０のうち、フロントスプロケットＳＦ側の壁部に設けられている。
【００７２】
図８または図９に示されるとおり、第１のハウジング７０および第２のハウジング８０は、個別に構成されている。第１のハウジング７０および第２のハウジング８０は、ボルト等によって互いに固定される。第１のハウジング７０は、第１の取付部６２および第２の取付部６４を含む。第１の取付部６２および第２の取付部６４は、それぞれ第１の収容空間Ｓ１を形成する。
【００７３】
第１のモータ３２は、ブラケット３２Ｅおよびモータハウジング３２Ｆを含む。モータハウジング３２Ｆには、ロータおよびステータ（図示略）が収容されている。第１の出力軸３２Ｃは、モータハウジング３２Ｆから突出する。ブラケット３２Ｅは、第１のモータ３２の径方向において、モータハウジング３２Ｆよりも外側に突出した部分に貫通孔３２Ｇが形成されている。貫通孔３２Ｇには、第１のモータ３２を第１の取付部６２に取り付けるためのボルト６０Ｂが挿通される。第１のモータ３２を第１の取付部６２に取り付けるための構造は、任意に変更可能である。第１のモータ３２は、ブラケット３２Ｅが省略され、第１のモータ３２のモータハウジング３２Ｆは、ボルトにより第１の取付部６２に取り付けられてもよい。クランク軸１２の軸線に沿う方向において、ハウジング６０のうち、フロントスプロケットＳＦとは反対側の端部に第２のハウジング８０が着脱可能に固定される。第２のハウジング８０は、第１のハウジング７０の端部７６とともに第２の収容空間Ｓ２を形成する。第１の減速機３４および第２の減速機４４は、第２の収容空間Ｓ２に配置されている。
【００７４】
第１の取付部６２は、第１のモータ３２を支持する支持部７４を含む。支持部７４は、第１のハウジング７０の端部７６に形成されている。支持部７４には、第１のモータ３２の第１の出力軸３２Ｃが通過する第１の孔６２Ｂが形成されている。支持部７４には、さらにブラケット３２Ｅを固定するための複数の第２の孔６２Ｃが形成されている。複数の第２の孔６２Ｃは、第１の孔６２Ｂの周囲に設けられている。
【００７５】
第１の取付部６２は、第１の開口６２Ａを閉鎖することが可能な第１のカバー体９０を取り付け可能である。第１のハウジング７０において第１の開口６２Ａの周囲には、１または複数の孔６２Ｄが形成されている。それぞれの孔６２Ｄには、雌ねじが形成されている。第１のカバー体９０は、複数の孔９０Ａを含む。第１のカバー体９０は、孔９０Ａを挿通して孔６２Ｄの雌ねじにねじ込まれるボルト６０Ａによって、第１の開口６２Ａを閉鎖するようにハウジング６０に固定される。第１のカバー体９０をハウジング６０に取り付けるための構造は、任意に変更可能である。ドライブユニット１０は、第１のカバー体９０に設けられる凹部または凸部と、ハウジング６０に設けられる凸部または凹部とを嵌め合わせる構造を含んでいてもよい。
【００７６】
第２の取付部６４は、第２のモータ４２を支持する支持部７４を含む。支持部７４は、第１のハウジング７０の端部７６に形成されている。支持部７４には、第２のモータ４２の第２の出力軸４２Ｃが通過する第１の孔６４Ｂが形成されている。支持部７４には、さらに第２のモータ４２のブラケット４２Ｅを固定するための複数の第２の孔６４Ｃが形成されている。複数の第２の孔６４Ｃは、第１の孔６４Ｂの周囲に設けられている。
【００７７】
第２の取付部６４は、第２の開口６４Ａを閉鎖することが可能な第２のカバー体９２を取り付け可能である。第１のハウジング７０における第２の開口６４Ａの周囲には、１または複数の孔６４Ｄが形成されている。それぞれの孔６４Ｄには、雌ねじが形成されている。第２のカバー体９２は、複数の孔９２Ａを含む。第２のカバー体９２は、孔９２Ａを挿通して孔６４Ｄの雌ねじにねじ込まれるボルト６０Ａによって、第２の開口６４Ａを閉鎖するようにハウジング６０に固定される。第２のカバー体９２をハウジング６０に取り付けるための構造は、第１のカバー体９０をハウジング６０に取り付けるための構造と同様に、例えば第１のカバー体９０の上記の第１の例および第２の例のように任意に変更可能である。
【００７８】
第１の取付部６２は、ハウジング６０の外部から第１のモータ３２を着脱できるように構成される。第１の取付部６２は、出力特性の異なる複数の第１のモータ３２のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。図９に示されるように、第１のモータ３２は、第１の出力軸３２Ｃが第１の孔６２Ｂに挿入された状態で第１の取付部６２を構成する支持部７４に取り付けられる。第１のモータ３２は、ブラケット３２Ｅの貫通孔３２Ｇに挿入されたボルト６０Ｂが第１の取付部６２の第２の孔６２Ｃに連結されることによって、第１の取付部６２に着脱可能に取り付けられている。
【００７９】
第２の取付部６４は、ハウジング６０の外部から第２のモータ４２を着脱できるように構成される。第２の取付部６４は、出力特性の異なる複数の第２のモータ４２のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。第２のモータ４２は、ブラケット４２Ｅおよびモータハウジング４２Ｆを含む。ブラケット４２Ｅおよびモータハウジング４２Ｆは、第１のモータ３２のブラケット３２Ｅおよびモータハウジング３２Ｆと同様である。第２のモータ４２のブラケット４２Ｅは、第１のモータ３２のブラケット３２Ｅと同様に貫通孔４２Ｇを有する。図９に示されるように、第２のモータ４２の第２の取付部６４への取付構造は、第１のモータ３２の第１の取付部６２への取付構造と同様である。第２のモータ４２を第２の取付部６４に取り付けるための構造も、第１のモータ３２を第１の取付部６２に取り付けるための構造と同様に任意に変更可能である。
【００８０】
第１のモータ３２と第１の取付部６２との取り付け構造および第２のモータ４２と第２の取付部６４との取り付け構造の組み合わせは任意に変更可能である。複数のモータのうち、少なくとも１つのモータをハウジング６０に対して着脱可能に構成し、少なくとも１つのモータをハウジング６０に対して着脱できないように構成してもよい。第１の例では、ドライブユニット１０は、第１のモータ３２を第１の取付部６２に着脱できるように構成し、第２のモータ４２を第２の取付部６４に着脱できないように構成してもよい。第２の例では、ドライブユニット１０は、第１のモータ３２を第１の取付部６２に着脱できないように構成し、第２のモータ４２を第２の取付部６４に着脱できるように構成してもよい。
【００８１】
ハウジング６０は、好ましくは、第１の減速機３４を取り付け可能な第３の取付部６６と第２の減速機４４が取り付け可能な第４の取付部６８とをさらに含む。第３の取付部６６は、第１のハウジング７０に形成された第１の保持部６６Ａおよび第２のハウジング８０に形成された第２の保持部６６Ｂを含む。第１の保持部６６Ａは、一対の第６の軸受２２Ｆのうちの第３のギア３４Ｄ側の第６の軸受２２Ｆを保持している。第２の保持部６６Ｂは、一対の第６の軸受２２Ｆのうちの第２のギア３４Ｂ側の第６の軸受２２Ｆを保持している。これにより、第３の取付部６６は、第１の減速機３４をハウジング６０に対して回転可能に保持している。第４の取付部６８は、第３の取付部６６と同様に第１の保持部６８Ａおよび第２の保持部６８Ｂを含む。第４の取付部６８による第２の減速機４４の支持構造は、第３の取付部６６による第１の減速機３４の支持構造と同様である。
【００８２】
フロントスプロケットＳＦは、出力部１６に対して着脱できるように構成されている。フロントスプロケットＳＦは、クランク軸１２の軸線に沿う方向において、出力部１６における第１の円筒部１６Ａの先端部にスプライン嵌合されて、第１の円筒部１６Ａの先端部とボルトＢとによって挟み込まれている。ボルトＢは、第１の円筒部１６Ａの先端部に連結されている。
【００８３】
図１０では、出力特性が異なる３個の第１のモータ３２（図９参照）について、それぞれの出力特性の一例を示している。図１０において実線のグラフにより示される第１のモータ３２の出力特性Ｌ１１は、例えば第１の実施形態の第１のモータ３２の出力特性（図５参照）と同じである。複数の第１のモータ３２の出力特性のうちの一点鎖線のグラフで示される出力特性Ｌ１２は、出力トルクの最大値が出力特性Ｌ１１の出力トルクの最大値（出力トルクＴ１）よりも大きく、出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値が出力特性Ｌ１１の回転速度Ｎ１１よりも低い。複数の第１のモータ３２の出力特性のうちの二点鎖線のグラフで示される出力特性Ｌ１３は、出力トルクの最大値が出力特性Ｌ１１の出力トルクの最大値（出力トルクＴ１）よりも小さく、出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値が出力特性Ｌ１１の回転速度Ｎ１１よりも高い。
【００８４】
図１１では、出力特性が異なる３個の第２のモータ４２（図９参照）について、それぞれの出力特性の一例を示している。図１１において実線のグラフにより示される第２のモータ４２の出力特性Ｌ２１は、例えば第１の実施形態の第２のモータ４２の出力特性（図５参照）と同じである。複数の第２のモータ４２の出力特性のうちの一点鎖線のグラフで示される出力特性Ｌ２２は、出力トルクの最大値が出力特性Ｌ２１の出力トルクの最大値（出力トルクＴ２）よりも大きく、出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値が出力特性Ｌ２１の回転速度Ｎ２１よりも低い。一例では、出力特性Ｌ２２の出力トルクの最大値は、第１のモータ３２の出力特性Ｌ１３の出力トルクの最大値よりも小さく、出力特性Ｌ２１の出力トルクの最大値が維持可能な回転速度の上限値は、出力特性Ｌ１３の出力トルクの最大値が維持可能な回転速度の上限値より高い。複数の第２のモータ４２の出力特性のうちの二点鎖線のグラフで示される出力特性Ｌ２３は、出力トルクの最大値が出力特性Ｌ２１の出力トルクの最大値（出力トルクＴ２）よりも小さく、出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値が出力特性Ｌ２１の回転速度Ｎ２１よりも高い。
【００８５】
ドライブユニット１０では、特性の異なる複数のモータから、ユーザの好みに合うモータを選択して、取り付けることができる。第１の実施形態の第１のモータ３２の出力特性Ｌ１１および第２のモータ４２の出力特性Ｌ２１の少なくとも一方の出力特性が異なるモータを選択した場合、所定回転速度ＫＮは、第１の実施形態の所定回転速度ＫＮ（図５参照）とは異なる回転速度となる。例えばユーザは、第１のモータ３２および第２のモータ４２の少なくとも一方が、出力特性の異なるモータに取り替えられる毎に、所定回転速度ＫＮを設定する。
【００８６】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）および（２）の効果と同様の効果に加え、以下の作用および効果が得られる。
（３）第１の取付部６２は、出力特性が異なる複数の第１のモータ３２を着脱可能である。この構成によれば、ユーザの要求に応じて第１のモータ３２を交換できる。このため、ユーザの好みに合わせたアシストが実現されやすい。第２の取付部６４も同様の効果を奏する。
【００８７】
（変形例）
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用ドライブユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う自転車用ドライブユニットは、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
【００８８】
・第２の実施形態のドライブユニット１０が含む構成要素は、任意に変更可能である。図１２は、第２の実施形態のドライブユニット１０の変形例の一例である。このドライブユニット１０は、第１のモータ３２および第１の減速機３４を含み、第２のモータ４２および第２の減速機４４を含まない。別の一例では、ドライブユニット１０は、第２のモータ４２および第２の減速機４４を含み、第１のモータ３２および第１の減速機３４を含まない。
【００８９】
・第２の実施形態の第３の取付部６６の構造は、任意に変更可能である。一例では、第３の取付部６６は、減速比の異なる複数の第１の減速機３４のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。図１３は、その一例に関する図である。回転軸３４Ａの両端部を支持する第６の軸受２２Ｆと回転軸３４Ａとはすきま嵌めされる。第３の取付部６６の第１の保持部６６Ａおよび第２の保持部６６Ｂのそれぞれに第６の軸受２２Ｆが取り付けられる。第３の取付部６６は、第２のハウジング８０の外壁８２に設けられる第３の開口６６Ｃを含む。第３の開口６６Ｃは、第１の減速機３４を挿入可能である。第３の取付部６６は、第３の開口６６Ｃを閉鎖可能な第３のカバー体９４、および、複数のボルト６０Ｃを含む。第３のカバー体９４は、第２の保持部６６Ｂおよび複数の孔９４Ａを含む。第２のハウジング８０は、複数の貫通孔８４を含む。第３のカバー体９４は、第２のハウジング８０に取り付け可能である。複数のボルト６０Ｃが複数の孔９４Ａに挿入されて複数の貫通孔８４で連結されることによって、第３のカバー体９４が第２のハウジング８０に取り付けられる。
【００９０】
・第２の実施形態の第４の取付部６８は、上述された第３の取付部６６の変形例と同様に変更可能である。一例では、第４の取付部６８は、減速比の異なる複数の第２の減速機４４のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。図１３は、その一例に関する図である。回転軸４４Ａの両端部を支持する第７の軸受２２Ｇと回転軸４４Ａとはすきま嵌めされる。第４の取付部６８の第１の保持部６８Ａおよび第２の保持部６８Ｂのそれぞれに第７の軸受２２Ｇが取り付けられる。第４の取付部６８は、第２のハウジング８０の外壁８２に設けられる第４の開口６８Ｃを含む。第４の開口６８Ｃは、第２の減速機４４を挿入可能である。第４の取付部６８は、第４の開口６８Ｃを閉鎖可能な第４のカバー体９６、および、複数のボルト６０Ｃを含む。第４のカバー体９６は、第２の保持部６８Ｂおよび複数の孔９６Ａを含む。第２のハウジング８０は、複数の貫通孔８６を含む。第４のカバー体９６は、第２のハウジング８０に取り付け可能である。複数のボルト６０Ｃが複数の孔９６Ａに挿入されて複数の貫通孔８６で連結されることによって、第４のカバー体９６が第２のハウジング８０に取り付けられる。
【００９１】
・各実施形態の第３の取付部６６および第４の取付部６８の構造は、任意に変更可能である。図１３は、第３の取付部６６および第４の取付部６８の変形例の一例である。第３の取付部６６は、第１の減速機３４を着脱できるように構成される。第４の取付部６８は、第２の減速機４４を着脱できるように構成される。別の例では、第３の取付部６６は、第１の減速機３４を着脱できるように構成され、第２の減速機４４が第４の取付部６８に固定される。さらに別の例では、第４の取付部６８は、第２の減速機４４を着脱できるように構成され、第１の減速機３４が第３の取付部６６に固定される。
【００９２】
・各実施形態のドライブユニット１０が第１の減速機３４および第２の減速機４４を含むか否かは、任意に変更可能である。第１の例では、ドライブユニット１０は、第１の減速機３４を含まなくてもよい。この場合、第１のモータ３２の第１の出力軸３２Ｃが出力部１６のギア１６Ｅと噛み合うように第１のモータ３２、出力部１６、および、各ハウジング１４，６０が構成される。第２の例では、ドライブユニット１０は、第２の減速機４４を含まなくてもよい。この場合、第２のモータ４２の第２の出力軸４２Ｃが出力部１６のギア１６Ｅと噛み合うように第２のモータ４２、出力部１６、および、各ハウジング１４，６０が構成される。
・各実施形態において、第１のアシストユニット３０および第２のアシストユニット４０は、クランク軸１２の軸方向において、出力部１６のフロントスプロケットＳＦ側の端部に連結される構成としてもよい。この場合、トルクセンサＳＡは、出力部１６およびクランク軸１２の連結部と、出力部１６のフロントスプロケットＳＦ側の端部との間に設けられ、第１のモータ３２または第２のモータ４２が駆動していても人力駆動力のみを検出することができるようになる。第１の方向において、出力部１６のフロントスプロケットＳＦ側の端部に第１の減速機３４および第２の減速機４４の回転を伝達する場合、たとえば図３、図９、および、図１２に示すドライブユニット１０では、各モータと各減速機との位置を入れ替えればよい。
【符号の説明】
【００９３】
ＫＮ…所定回転速度、Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３…第１のモータの出力特性、Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３…第２のモータの出力特性、１０…ドライブユニット（自転車用ドライブユニット）、１２…クランク軸、１４…ハウジング、１６…出力部、３２…第１のモータ、３４…第１の減速機、４２…第２のモータ、４４…第２の減速機、５２…制御部、６０…ハウジング、６２…第１の取付部、６２Ａ…第１の開口（開口）、６４…第２の取付部、６６…第３の取付部、６８…第４の取付部。
【図１】
2017088093.tif 000003
【図２】
2017088093.tif 000004
【図３】
2017088093.tif 000005
【図４】
2017088093.tif 000006
【図５】
2017088093.tif 000007
【図６】
2017088093.tif 000008
【図７】
2017088093.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017088093.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月30日(2016.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１９】
前記ハウジングは、前記第１のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第１の減速機を取り付け可能な第３の取付部をさらに含み、
前記第３の取付部は、減速比が異なる複数の前記第１の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、請求項１８に記載の自転車用ドライブユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２０】
前記ハウジングは、前記第２のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第２の減速機を取付可能な第４の取付部をさらに含み、
前記第４の取付部は、減速比が異なる複数の前記第２の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される、請求項１８または１９に記載の自転車用ドライブユニット。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
〔１９〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ハウジングは、前記第１のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第１の減速機を取り付け可能な第３の取付部をさらに含み、前記第３の取付部は、減速比が異なる複数の前記第１の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
〔２０〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ハウジングは、前記第２のモータの回転を減速して前記出力部に伝達する第２の減速機を取付可能な第４の取付部をさらに含み、前記第４の取付部は、減速比が異なる複数の前記第２の減速機のうちの１つを選択的に着脱できるように構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
第２の減速機４４は、第５のギア４２Ｄ、回転軸４４Ａ、第６のギア４４Ｂ、ワンウェイクラッチ４４Ｃ、第７のギア４４Ｄ、および、ギア１６Ｅを含む。第２の減速機４４が含むギアの数および歯数は、第２のモータ４２を駆動したときに、第２のモータ４２の回転速度よりもフロントスプロケットＳＦの回転速度が低くなり、かつフロントスプロケットＳＦを前転させることができるのであれば、任意に変更可能である。第１の例では、第２の減速機４４は、第５のギア４２Ｄおよび第６のギア４４Ｂのみで減速する構成としてもよく、第６のギア４４Ｂおよび第７のギア４４Ｄのみで減速する構成としてもよく、第７のギア４４Ｄおよびギア１６Ｅのみで減速する構成としてもよい。第２の例では、第２の減速機４４は、第５のギア４２Ｄ、第６のギア４４Ｂ、第７のギア４４Ｄ、および、ギア１６Ｅに加え、少なくとも１つのギアをさらに含んでいてもよい。第５のギア４２Ｄは、複数の形態を取り得る。第１の形態では、第５のギア４２Ｄは、第２の出力軸４２Ｃとは別に構成された部品であり、第２の出力軸４２Ｃに固定されていてもよい。第２の形態では、第５のギア４２Ｄは、第２の出力軸４２Ｃの一部を加工して形成されていてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
ハウジング６０は、好ましくは、第１の減速機３４を取り付け可能な第３の取付部６６と第２の減速機４４が取り付け可能な第４の取付部６８とをさらに含む。第３の取付部６６は、第１のハウジング７０に形成された第１の保持部６６Ａおよび第２のハウジング８０に形成された第２の保持部６６Ｂを含む。第１の保持部６６Ａは、第６の軸受２２Ｆの一対のベアリングのうちの第３のギア３４Ｄ側のベアリングを保持している。第２の保持部６６Ｂは、第６の軸受２２Ｆの一対のベアリングのうちの第２のギア３４Ｂ側のベアリングを保持している。これにより、第３の取付部６６は、第１の減速機３４をハウジング６０に対して回転可能に保持している。第４の取付部６８は、第３の取付部６６と同様に第１の保持部６８Ａおよび第２の保持部６８Ｂを含む。第４の取付部６８による第２の減速機４４の支持構造は、第３の取付部６６による第１の減速機３４の支持構造と同様である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
図１１では、出力特性が異なる３個の第２のモータ４２（図９参照）について、それぞれの出力特性の一例を示している。図１１において実線のグラフにより示される第２のモータ４２の出力特性Ｌ２１は、例えば第１の実施形態の第２のモータ４２の出力特性（図５参照）と同じである。複数の第２のモータ４２の出力特性のうちの一点鎖線のグラフで示される出力特性Ｌ２２は、出力トルクの最大値が出力特性Ｌ２１の出力トルクの最大値（出力トルクＴ２）よりも大きく、出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値が出力特性Ｌ２１の回転速度Ｎ２１よりも低い。一例では、出力特性Ｌ２２の出力トルクの最大値は、第１のモータ３２の出力特性Ｌ１３の出力トルクの最大値よりも小さく、出力特性Ｌ２１の出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値は、出力特性Ｌ１３の出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値より高い。複数の第２のモータ４２の出力特性のうちの二点鎖線のグラフで示される出力特性Ｌ２３は、出力トルクの最大値が出力特性Ｌ２１の出力トルクの最大値（出力トルクＴ２）よりも小さく、出力トルクの最大値を維持可能な回転速度の上限値が出力特性Ｌ２１の回転速度Ｎ２１よりも高い。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
ドライブユニット１０では、特性の異なる複数のモータから、ユーザの好みに合うモータを選択して、取り付けることができる。第１のモータ３２および第２のモータ４２の少なくとも一方が第１の実施形態のそれぞれの出力特性と異なるモータを選択した場合、所定回転速度ＫＮは、第１の実施形態の所定回転速度ＫＮ（図５参照）とは異なる回転速度となる。例えばユーザは、第１のモータ３２および第２のモータ４２の少なくとも一方が、出力特性の異なるモータに取り替えられる毎に、所定回転速度ＫＮを設定する。