特許 7309291 駆動ユニットおよび電動補助車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-07

(45)【発行日】2023-07-18

(54)【発明の名称】駆動ユニットおよび電動補助車両

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20230710BHJP

   B62M 6/55 20100101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

B62M6/45

B62M6/55

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020081834

(22)【出願日】2020-05-07

(65)【公開番号】P2021176717

(43)【公開日】2021-11-11

【審査請求日】2022-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 亮司

(74)【代理人】

【識別番号】100180529

【弁理士】

【氏名又は名称】梶谷 美道

(72)【発明者】

【氏名】宇佐美 智丈

【審査官】宇佐美 琴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７８６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３０８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９３６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５４０８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｍ ６／００－６／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、
出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、
前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、
前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、
前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアと、
を有し、
前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、
前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達され、
前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、
前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、
前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記第１中心軸および前記第４中心軸を含む平面から前記第３中心軸までの距離は、前記平面から前記第２中心軸までの距離よりも長く、
前記アイドルギアの直径は、前記被駆動歯車の直径および前記第１伝達歯車の直径のいずれよりも小さい、駆動ユニット。

【請求項2】

電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、
出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、
前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、
前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、
前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアと、
を有し、
前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、
前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達され、
前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、
前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、
前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記第１中心軸および前記第４中心軸を含む平面から前記アイドルギアの最遠点までの距離は、前記平面から前記出力歯車の最遠点、前記平面から前記第１伝達歯車の最遠点、および、前記平面から前記被駆動歯車の最遠点までの各距離よりも長く、
前記アイドルギアの直径は、前記被駆動歯車の直径および前記第１伝達歯車の直径のいずれよりも小さい、駆動ユニット。

【請求項3】

電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、
出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、
前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、
前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、
前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアと、
を有し、
前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、
前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達され、
前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、
前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、
前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、
前記第２中心軸は、前記第１中心軸、前記第３中心軸、および前記第４中心軸を頂点とする三角形に含まれる、駆動ユニット。

【請求項4】

電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、
出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、
前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、
前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、
前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアと、
を有し、
前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、
前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達され、
前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、
前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、
前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、
前記被駆動歯車の少なくとも一部は、前記第１伝達歯車と重なっている、駆動ユニット。

【請求項5】

電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、
出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、
前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、
前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、
前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアと、
を有し、
前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、
前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達され、
前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、
前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、
前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、
前記被駆動歯車と前記アイドルギアとが係合している領域の少なくとも一部は、前記第１伝達歯車と重なっている、駆動ユニット。

【請求項6】

電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、
出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、
前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、
前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、
前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、
前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸と、
を備え、
前記伝達機構は、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、
前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアと、
を有し、
前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、
前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達され、
前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、
前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、
前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持され、
前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、
前記第３中心軸は、前記第１伝達歯車と重なっている、駆動ユニット。

【請求項7】

前記アイドルギアは、前記減速機の前記第２伝達歯車および前記被駆動歯車のそれぞれに係合している、請求項１から６のいずれかに記載の駆動ユニット。

【請求項8】

前記減速機の前記第１伝達歯車は、前記電動モータの前記出力歯車に係合している、請求項７に記載の駆動ユニット。

【請求項9】

前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、
前記第１から第４中心軸のうちの、ある三軸を頂点とする三角形に、残りの一軸が含まれる、請求項１から８のいずれかに記載の駆動ユニット。

【請求項10】

前記ペダルクランク軸にはワンウェイクラッチが設けられている、請求項１から９のいずれかに記載の駆動ユニット。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれかに記載の駆動ユニットを備えた電動補助車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動補助車両の車体フレームに取り付けられる駆動ユニットに関する。また、本発明は、そのような駆動ユニットを備えた電動補助車両にも関する。

【背景技術】

【0002】

動力源が発生させた動力に応じて移動する車両の例として、乗員がペダルを漕ぐ力を電動モータにより補助する電動補助自転車がある（例えば特許文献１参照）。電動補助自転車では、乗員がペダルに加えた人力に応じた駆動力を電動モータに発生させ、例えば坂道の走行時や荷物を積んでいるときの乗員の負担を減らすことができる。

【0003】

電動補助自転車は、電動モータ等を含む駆動ユニットを備える。駆動ユニットとして、後輪のハブ内に配置されるタイプや、車体フレームの下端（ボトムブラケット周辺）に取り付けられるタイプが知られている。近年では、後者のタイプの駆動ユニットが主流になりつつある。

【0004】

特許文献１に開示されている電動補助自転車は、車体フレームの下端に取り付けられた駆動ユニットを備える。この駆動ユニットは、ハウジング、電動モータおよびペダルクランク軸等を備える。電動モータは、ハウジングに収容されており、乗員のペダル踏力をアシストするための駆動力を発生させる。ペダルクランク軸は、ハウジングを車両の左右方向に貫通して配置される。ペダルクランク軸には、アームを介してペダルが取り付けられる。ペダルクランク軸の回転は、駆動スプロケット、チェーン、従動スプロケット等を介して、後輪に伝達される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１９６０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

電動補助自転車の駆動ユニットでは、電動モータ、減速機、ペダルクランク軸、制御装置など、バッテリ以外の構成要素の多くが一つのケース内に集約されている。電動補助自転車では、そのような駆動ユニットを、一般的な自転車のペダルクランク軸の位置に該当する位置に取り付けるセンターマウント式と呼ばれる搭載方式がある。

【0007】

この搭載方式では、重量のある機械部品および電子部品をまとめて車体中央下部に配置できるため、車両の重量バランスを向上させることができるという利点がある。また、多くの構成要素を一つのケースに集約しているので、最小限の変更で安価に、多種の自転車フレームに駆動ユニットを搭載できるという利点もある。

【0008】

一方で、電動補助自転車のうちの一般的な自転車のペダルクランク軸の位置に該当する位置に駆動ユニットを配置すると、一般的な自転車と比較してリアセンタ長（ペダルクランク軸と後輪車軸との間の長さ）が長くなるという課題がある。一般に、リアセンタ長が長くなるとハンドリングの俊敏性が低下する。

【0009】

マウンテンバイク等の未舗装路を走行する車種では、最低地上高（地面から駆動ユニットまでの距離）の確保も重要となる。最低地上高が低い場合、走行できるロケーションに制約を与えることになり、走破性が低下する。

【0010】

また、駆動ユニットのサイズが大きいと、リアサスペンションおよびバッテリなどの駆動ユニット周囲の部品は、その配置に制約を受けることになる。

【0011】

本発明は、小型化を実現した駆動ユニット、およびその駆動ユニットを備えた電動補助車両を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明のある実施形態に係る駆動ユニットは、電動補助車両に用いられる駆動ユニットであって、出力歯車を有する出力軸を備える電動モータと、前記電動モータの一部または全部を収容するハウジングと、前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって回転可能に支持されるペダルクランク軸であって、被駆動歯車が設けられたペダルクランク軸と、前記電動モータの前記出力歯車のトルクを前記被駆動歯車に伝達する伝達機構と、前記ペダルクランク軸と同軸で回転し、踏力および前記電動モータの補助力を合成する合力出力軸とを備え、前記伝達機構は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持される減速機と、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって回転可能に支持されるアイドルギアとを有し、前記減速機は、前記電動モータの前記出力歯車の前記トルクを増加させ、前記増加したトルクは、前記アイドルギアを介して前記被駆動歯車に伝達される。

【0013】

電動補助車両のリアセンタ長を短くしようとしたとき、ペダルクランク軸の被駆動歯車の直径を小さくすることが考えられる。このとき、仮に、ペダルクランク軸の被駆動歯車と電動モータとの間に「２軸の減速機」を並べると、軸方向における駆動ユニットの幅を小さくすることが難しくなる。減速機は、直径および歯数が互いに異なる２個の歯車が軸方向に沿って配置された回転軸を有している。２軸の減速機では、そのような回転軸を２個用意し、２個の回転軸を軸方向に互いにずらして配置するため、軸方向のサイズが大きくなってしまう。

【0014】

本発明のある実施形態によれば、アイドルギアを用いることにより、駆動ユニットの幅（軸方向サイズ）を拡げることなく、被駆動歯車の直径を小さくすることを可能にし、電動補助車両のリアセンタ長を短くすることができる。アイドルギアを用いることにより、電動モータ、減速機、および被駆動歯車の配置の自由度が高まり、駆動ユニットの更なる小型化を可能にする。

【0015】

ある実施形態において、前記電動モータは、前記出力軸が第１中心軸の周りに回転するよう前記ハウジングによって支持され、前記減速機は、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第２中心軸の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車、前記第１伝達歯車よりも歯数が少ない第２伝達歯車、および前記第１伝達歯車の回転を前記第２伝達歯車に伝える伝達軸を有し、前記アイドルギアは、前記ハウジングの内部において前記ハウジングによって第３中心軸の周りに回転可能に支持され、前記ペダルクランク軸は、第４中心軸に沿って前記ハウジングを貫通し、前記ハウジングによって前記第４中心軸の周りに回転可能に支持されてもよい。

【0016】

歯数の異なる２枚の伝達歯車によって増加させたトルクを、アイドルギアを介して被駆動歯車に伝達することができる。

【0017】

ある実施形態において、前記アイドルギアは、前記減速機の前記第２伝達歯車および前記被駆動歯車のそれぞれに係合していてもよい。

【0018】

アイドルギアが第２伝達歯車および被駆動歯車のそれぞれに係合することにより、単一のアイドルギアを介して減速機から被駆動歯車にトルクを伝達することができる。このようなアイドルギアの存在により、被駆動歯車のサイズを縮小することが容易になる。

【0019】

ある実施形態において、前記減速機の前記第１伝達歯車は、前記電動モータの前記出力歯車に係合していてもよい。

【0020】

単一の減速機および単一のアイドルギアが電動モータのトルクを被駆動歯車まで伝達するため、余分な歯車を用いることなく駆動ユニットを小型化することができる。

【0021】

ある実施形態において、前記第１中心軸および前記第４中心軸を含む平面から前記第３中心軸までの距離は、前記平面から前記第２中心軸までの距離よりも長く、前記アイドルギアの直径は、前記被駆動歯車の直径および前記第１伝達歯車の直径のいずれよりも小さくてもよい。

【0022】

アイドルギアは減速および増速を行わない部材であり、減速機と被駆動歯車との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギアは、減速機の第１伝達歯車およびペダルクランク軸の被駆動歯車よりも直径を小さくすることができる。第１中心軸および第４中心軸を含む平面から第３中心軸までの距離を、当該平面から第２中心軸までの距離よりも長くすることにより、直径が相対的に小さいアイドルギアを第１伝達歯車よりも外側に配置することができる。言い換えると、直径が相対的に大きい第１伝達歯車をハウジング内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジングの外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギアに沿った形状にできるため、駆動ユニットを小型化することができる。

【0023】

ある実施形態において、前記第１中心軸および前記第４中心軸を含む平面から前記アイドルギアの最遠点までの距離は、前記平面から前記出力歯車の最遠点、前記平面から前記第１伝達歯車の最遠点、および、前記平面から前記被駆動歯車の最遠点までの各距離よりも長く、前記アイドルギアの直径は、前記被駆動歯車の直径および前記第１伝達歯車の直径のいずれよりも小さくてもよい。

【0024】

アイドルギアは減速および増速を行わない部材であり、減速機と被駆動歯車との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギアは、減速機の第１伝達歯車およびペダルクランク軸の被駆動歯車よりも直径を小さくすることができる。第１中心軸および第４中心軸を含む平面からアイドルギアの最遠点までの距離を、当該平面から出力歯車の最遠点、当該平面から第１伝達歯車の最遠点、および当該平面から被駆動歯車の最遠点までの各距離よりも長くする。これにより、直径が相対的に小さいアイドルギアを第１伝達歯車よりも外側に配置することができる。言い換えると、直径が相対的に大きい第１伝達歯車をハウジング内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジングの外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギアに沿った形状にできるため、駆動ユニットを小型化することができる。

【0025】

ある実施形態において、前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、前記第１から第４中心軸のうちの、ある三軸を頂点とする三角形に、残りの一軸が含まれてもよい。

【0026】

上記残りの一軸の周りに回転する歯車をハウジング内のより内側に配置することができ、当該歯車の外側への出っ張りを抑制することができる。これにより、駆動ユニットを小型化することができる。

【0027】

ある実施形態において、前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、前記第２中心軸は、前記第１中心軸、前記第３中心軸、および前記第４中心軸を頂点とする三角形に含まれてもよい。

【0028】

アイドルギアは減速および増速を行わない部材であり、減速機と被駆動歯車との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギアは、減速機の第１伝達歯車およびペダルクランク軸の被駆動歯車よりも直径を小さくすることができる。第２中心軸は、第１中心軸、第３中心軸、および第４中心軸を頂点とする三角形に含まれる。これにより、直径が相対的に大きい第１伝達歯車をハウジング内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジングの外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギアに沿った形状にできるため、駆動ユニットを小型化することができる。

【0029】

ある実施形態において、前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、前記被駆動歯車の少なくとも一部は、前記第１伝達歯車と重なっていてもよい。

【0030】

被駆動歯車の少なくとも一部と第１伝達歯車とが重なるように配置することで、第２中心軸と第４中心軸とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸と第４中心軸とを互いに近付けることができる。第１中心軸と第４中心軸との間の距離を短くすることができ、駆動ユニットの前後方向のサイズを小さくすることができる。駆動ユニットの前後方向のサイズが小さくなることで、ダウンチューブに配置するバッテリユニットのスペースを確保することができる。

【0031】

ダウンチューブにバッテリユニットを配置する車両では、車両の前後方向におけるペダルクランク軸と前輪との間の空間（フロントセンタ）にバッテリユニットが配置される。バッテリ容量を大きくしようとするとバッテリユニットのサイズが大きくなり、その分だけフロントセンタ長を長くする必要がある。しかし、フロントセンタ長を長くすると、車両の操作性が低下するという課題がある。

【0032】

本発明のある実施形態によれば、駆動ユニットの前後方向のサイズが小さくなることで、バッテリユニットの配置の自由度を高めることができる。フロントセンタ長を長くすることなく、大容量のバッテリユニットを配置することが容易となる。

【0033】

ある実施形態において、前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、前記被駆動歯車と前記アイドルギアとが係合している領域の少なくとも一部は、前記第１伝達歯車と重なっていてもよい。

【0034】

被駆動歯車とアイドルギアとが係合している領域の少なくとも一部が第１伝達歯車と重なるように配置することで、第２中心軸と第４中心軸とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸と第４中心軸とを互いに近付けることができる。第１中心軸と第４中心軸との間の距離を短くすることができ、駆動ユニットの前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0035】

ある実施形態において、前記第１中心軸に平行な軸方向から見たとき、前記第３中心軸は、前記第１伝達歯車と重なっていてもよい。

【0036】

第３中心軸と第１伝達歯車とが重なるようにアイドルギアおよび減速機を配置することで、第２中心軸と第３中心軸とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸と第４中心軸とを互いに近付けることができる。第１中心軸と第４中心軸との間の距離を短くすることができ、駆動ユニットの前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0037】

ある実施形態において、前記ペダルクランク軸にはワンウェイクラッチが設けられていてもよい。

【0038】

ペダルクランク軸にワンウェイクラッチが設けられていることにより、ペダルクランク軸の順回転は駆動スプロケットに伝達するが、ペダルクランク軸の逆回転は駆動スプロケットに伝達させないようにすることができる。

【0039】

本発明のある実施形態に係る電動補助車両は、上記の駆動ユニットを備える。

【0040】

電動補助車両がペダルクランク軸の被駆動歯車の直径が小さい駆動ユニットを備えることで、電動補助車両のリアセンタ長を短くすることができる。

【発明の効果】

【0041】

本発明のある実施形態に係る駆動ユニットによれば、アイドルギアを用いることにより、駆動ユニットの幅（軸方向サイズ）を拡げることなく、被駆動歯車の直径を小さくすることを可能にし、電動補助車両のリアセンタ長を短くすることができる。アイドルギアを用いることにより、電動モータ、減速機および被駆動歯車の配置の自由度が高まり、駆動ユニットの更なる小型化を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明の実施形態に係る電動補助自転車１０を示す右側面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る電動補助自転車１０が備える駆動ユニット２０の内部構造を示す断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０の構成要素の配置関係を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０の構成要素の配置関係を示す別の図である。

【図5】本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０の構成要素の配置関係を示すさらに別の図である。

【図6】本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０の構成要素の配置関係を示すさらに別の図である。

【図7】本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０内の被駆動歯車２３３およびその周囲の構造を示す断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０内の電動モータ２５およびその周囲の構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る駆動システム、および駆動システムを備えた電動補助車両を説明する。実施形態の説明においては、同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略する。本発明の実施形態における前後、左右、上下とは、電動補助車両のサドル（シート）に乗員がハンドルに向かって着座した状態を基準とした前後、左右、上下を意味する。以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0044】

［電動補助自転車］
図１を参照しながら、本発明の実施形態による電動補助車両の一例である電動補助自転車１０を説明する。図１は、電動補助自転車１０の概略構成を示す右側面図である。

【0045】

電動補助自転車１０は、車体フレーム１２、前輪１４Ｆ、後輪１４Ｒ、ハンドル１６およびサドル１８を備える。電動補助自転車１０は、駆動ユニット２０およびバッテリユニット２６をさらに備える。

【0046】

車体フレーム１２は、ヘッドチューブ１２１、トップチューブ１２２、ダウンチューブ１２３、シートチューブ１２４およびブラケット１２５を含む。

【0047】

ヘッドチューブ１２１は、車体フレーム１２の前部に配置され、上下方向に延びている。ヘッドチューブ１２１には、ステム２７が回転自在に挿入されている。ステム２７の上端には、ハンドル１６が固定されている。ステム２７の下端には、フロントフォーク２８が固定されている。フロントフォーク２８の下端には、前輪１４Ｆが回転可能に取り付けられている。つまり、前輪１４Ｆは、ステム２７およびフロントフォーク２８を介して、車体フレーム１２に支持されている。

【0048】

トップチューブ１２２は、ヘッドチューブ１２１の後方に配置され、前後方向に延びている。トップチューブ１２２の前端は、ヘッドチューブ１２１に接続されている。トップチューブ１２２の後端は、シートチューブ１２４に接続されている。

【0049】

ダウンチューブ１２３は、ヘッドチューブ１２１の後方に配置され、前後方向に延びている。ダウンチューブ１２３は、トップチューブ１２２の下方に配置されている。ダウンチューブ１２３の前端は、ヘッドチューブ１２１に接続されている。なお、図１に示す例では、ダウンチューブ１２３の前端部は、トップチューブ１２２の前端部にも接続されている。ダウンチューブ１２３の後端は、ブラケット１２５に接続されている。

【0050】

ダウンチューブ１２３には、バッテリユニット２６が取り付けられている。図１に示す例では、バッテリユニット２６はダウンチューブ１２３の内部に取り付けられている。バッテリユニット２６は、駆動ユニット２０に電力を供給する。バッテリユニット２６は、バッテリおよび制御回路を有する。バッテリは、充放電可能な充電池である。制御回路は、バッテリの充放電を制御するとともに、バッテリの出力電流および残量等を監視する。

【0051】

シートチューブ１２４は、トップチューブ１２２およびダウンチューブ１２３の後方に配置され、上下方向に延びている。シートチューブ１２４の下端は、ブラケット１２５に接続されている。つまり、シートチューブ１２４は、ブラケット１２５から上方に延びている。

【0052】

図１に示す例では、シートチューブ１２４は、上下方向の中間部分で折れ曲がっている。その結果、シートチューブ１２４の下部は上下方向に延びているが、シートチューブ１２４の上部は上下方向に対して傾斜した方向に延びている。

【0053】

シートチューブ１２４には、シートポスト２９が挿入されている。シートポスト２９の上端には、サドル１８が取り付けられている。

【0054】

ブラケット１２５は、車体フレーム１２の下端に位置している。ブラケット１２５は、駆動ユニット２０を支持する。車体フレーム１２に取り付けられた駆動ユニット２０は、車輪（ここでは後輪１４Ｒ）に伝達される駆動力を発生させる。駆動ユニット２０の詳細については、後述する。

【0055】

車体フレーム１２は、さらに、スイングアーム３０、一対の接続アーム３０３およびサスペンション３０４をさらに含む。スイングアーム３０は、一対のチェーンステー３０１および一対のシートステー３０２を含む。

【0056】

一対のチェーンステー３０１は、それぞれ前後方向に延びている。一対のチェーンステー３０１は、左右方向に並んで配置されている。一対のチェーンステー３０１の間には、後輪１４Ｒが配置されている。一対のチェーンステー３０１は、左右対称に配置されている。そのため、図１では、右側のチェーンステー３０１だけが図示されている。

【0057】

各チェーンステー３０１の前端部は、ブラケット１２５に取り付けられている。つまり、各チェーンステー３０１は、ブラケット１２５から後方に延びている。各チェーンステー３０１は、ブラケット１２５に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

【0058】

各チェーンステー３０１の後端部には、後輪１４Ｒの車軸１４１が回転不能に取り付けられている。つまり、一対のチェーンステー３０１により、後輪１４Ｒが車軸１４１の周りで回転可能に支持されている。言い換えると、後輪１４Ｒは、車体フレーム１２によって支持されている。後輪１４Ｒには、複数段の従動スプロケット３２が固定されている。

【0059】

一対のシートステー３０２は、それぞれ前後方向に延びている。一対のシートステー３０２は、左右方向に並んで配置されている。一対のシートステー３０２の間には、後輪１４Ｒが配置されている。一対のシートステー３０２は、左右対称に配置されている。そのため、図１では、右側のシートステー３０２だけが図示されている。

【0060】

左側のシートステー３０２の後端部は、左側のチェーンステー３０１の後端部に接続さ れている。右側のシートステー３０２の後端部は、右側のチェーンステー３０１の後端部に接続されている。

【0061】

一対の接続アーム３０３は、それぞれ前後方向に延びている。一対の接続アーム３０３は、左右方向に並んで配置されている。一対の接続アーム３０３の間には、シートチューブ１２４が配置されている。一対の接続アーム３０３は、左右対称に配置されている。そのため、図１では、右側の接続アーム３０３だけが図示されている。

【0062】

各接続アーム３０３は、シートチューブ１２４に取り付けられている。各接続アーム３０３は、シートチューブ１２４に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

【0063】

車両の側面から見たときに、各接続アーム３０３の前端は、シートチューブ１２４よりも前方に位置している。車両の側面から見たときに、各接続アーム３０３の後端は、シートチューブ１２４よりも後方に位置している。

【0064】

右側の接続アーム３０３の後端部は、右側のシートステー３０２の前端部に取り付けられている。右側の接続アーム３０３は、右側のシートステー３０２に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

【0065】

左側の接続アーム３０３の後端部は、左側のシートステー３０２の前端部に取り付けられている。左側の接続アーム３０３は、左側のシートステー３０２に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。

【0066】

サスペンション３０４は、シートチューブ１２４の前方であって、且つ、ダウンチューブ１２３の後方に配置されている。サスペンション３０４の上端部は、一対の接続アーム３０３に取り付けられている。サスペンション３０４は、一対の接続アーム３０３に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。サスペンション３０４の下端部は、ブラケット１２５に取り付けられている。サスペンション３０４は、ブラケット１２５に対して、左右方向に延びる軸線周りで揺動可能に配置されている。サスペンション３０４のブラケット１２５への取付位置は、シートチューブ１２４のブラケット１２５への取付位置よりも前方にある。

【0067】

駆動ユニット２０には、支持部材３３を介して、駆動スプロケット３４が取り付けられている。駆動スプロケット３４および従動スプロケット３２には、チェーン３６が巻き掛けられている。

【0068】

［駆動ユニット］
図２を参照しながら、駆動ユニット２０の構成例を説明する。図２は、駆動ユニット２０の内部構造の一例を示す断面図である。

【0069】

図２に示すように、駆動ユニット２０は、ハウジング２１、ペダルクランク軸２２、回転軸２３、伝達機構４０および電動モータ２５を備える。

【0070】

まず、本実施形態に係るハウジング２１の構成を説明する。

【0071】

ハウジング２１は、複数の締結具により、ブラケット１２５（図１）に固定される。ハウジング２１は、第１ケース２１１、第２ケース２１２およびカバー２１３を含む。第１ケース２１１、第２ケース２１２およびカバー２１３は、それぞれ金属材料（例えばアルミニウム合金）で形成されている。

【0072】

第１ケース２１１は、第２ケース２１２に対して、左右方向で左側から重ね合わせられる。第１ケース２１１と第２ケース２１２とは、複数の締結具により固定される。その結果、第１ケース２１１と第２ケース２１２との間には、空間２１４が形成されている。

【0073】

カバー２１３は、第１ケース２１１に対して、左右方向で左側から重ね合わせられる。カバー２１３と第１ケース２１１とは、複数の締結具により固定される。その結果、第１ケース２１１の左側には、カバー２１３で覆われた空間２１５が形成されている。この空間２１５には電動モータ２５が収容される。

【0074】

次に、本実施形態に係るペダルクランク軸２２の構成を説明する。

【0075】

ペダルクランク軸２２は、ハウジング２１を車両の左右方向に貫通して配置され、ハウジング２１によって回転可能に支持されている。ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４は、左右方向に延びている。中心軸線ＣＬ４は、ペダルクランク軸２２の軸方向（スラスト方向）から見た場合に、ペダルクランク軸２２の回転中心軸ＲＣ４（第４中心軸）となる。ペダルクランク軸２２は、中心軸線ＣＬ４周りでハウジング２１に対して回転する。

【0076】

ペダルクランク軸２２は、第４中心軸ＲＣ４に沿ってハウジング２１を貫通し、ハウジング２１によって第４中心軸ＲＣ４の周りに回転可能に支持される。ペダルクランク軸２２は、ハウジング２１内で一対のベアリング（軸受）３８Ｌおよび３８Ｒによって回転可能に支持されている。ベアリング３８Ｌは、軸方向における左側に配置され、第１ケース２１１に固定されている。ベアリング３８Ｒは、軸方向における右側に配置され、第２ケース２１２に固定されている。

【0077】

ペダルクランク軸２２は、回転軸２３を貫通して配置されている。回転軸２３は、ハウジング２１に収容されている。回転軸２３の詳細については、後述する。ペダルクランク軸２２には、左右一対のクランクアーム３５（図１）が取り付けられる。クランクアーム３５のそれぞれには、ペダル３７（図１）が取り付けられる。

【0078】

次に、本実施形態に係る電動モータ２５および伝達機構４０の構成を説明する。

【0079】

電動モータ２５は、ハウジング２１に収容され、ハウジング２１に固定されている。電動モータ２５は、電動補助自転車１０の走行をアシストするための駆動力を発生する。電動モータ２５は、ステータ２５１およびロータ２５２を有する。

【0080】

ステータ２５１は、コイル２５１１が巻き回されたボビン２５１２を複数個有する。各ボビン２５１２には、鉄心２５１３が挿入されている。ステータ２５１は、空間２１５内に配置されている。この状態で、ステータ２５１は、第１ケース２１１に固定されている。

【0081】

ステータ２５１には、支持部材２５３が取り付けられている。支持部材２５３は、樹脂材料から形成されている。支持部材２５３には、複数のバスバー（不図示）が埋め込まれている。これらのバスバーのそれぞれは、対応するコイル２５１１に接続されている。バスバーへの通電を制御することにより、ステータ２５１に磁力が発生する。

【0082】

ロータ２５２は、ステータ２５１の内側に配置されている。ロータ２５２の中心軸線ＣＬ１は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４と平行である。つまり、ロータ２５２は、ペダルクランク軸２２と平行に配置されている。中心軸線ＣＬ１は、ペダルクランク軸２２の軸方向から見たときに、ロータ２５２の回転中心軸ＲＣ１（第１中心軸）となる。

【0083】

ロータ２５２は、ロータ本体２５２１と、出力軸２５２２とを含む。ロータ本体２５２１の外周面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている。

【0084】

出力軸２５２２は、ロータ本体２５２１を貫通して配置されている。出力軸２５２２は、ロータ本体２５２１に固定されている。つまり、出力軸２５２２は、ロータ本体２５２１とともに回転する。

【0085】

出力軸２５２２は、ハウジング２１の内部において第１中心軸ＲＣ１の周りに回転可能なようにハウジング２１によって支持される。出力軸２５２２は、２つのベアリング４２Ｌおよび４２Ｒにより、中心軸線ＣＬ１周りで、ハウジング２１に対して、回転可能に支持されている。ベアリング４２Ｌは、カバー２１３に固定されている。ベアリング４２Ｒは、ロータ本体２５２１よりも右側に配置され、第１ケース２１１に固定されている。出力軸２５２２は第１ケース２１１を貫通して配置されている。出力軸２５２２のうち、空間２１４内に位置する部分には、出力歯車２５２Ａが形成されている。出力歯車２５２Ａは、例えば、はすば歯車である。

【0086】

伝達機構４０は、ハウジング２１に収容されている。具体的には、伝達機構４０は、空間２１４内に配置されている。伝達機構４０は、減速機２４、アイドルギア４１および回転軸４３を有する。伝達機構４０は、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａのトルクを、後述する被駆動歯車２３３に伝達する。

【0087】

減速機２４は、ハウジング２１によって回転可能に支持されており、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａのトルクを増加させる。減速機２４は、第１伝達歯車２４１、第２伝達歯車２４２および伝達軸２４３を有する。伝達軸２４３の中心軸線ＣＬ２は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４と平行である。つまり、伝達軸２４３は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４に対して平行に延びる。中心軸線ＣＬ２は、伝達軸２４３の軸方向、つまり、ペダルクランク軸２２の軸方向から見たときに、伝達軸２４３の回転中心軸ＲＣ２（第２中心軸）となる。減速機２４は、ハウジング２１の内部においてハウジング２１によって第２中心軸ＲＣ２の周りに回転可能に支持される。

【0088】

第１伝達歯車２４１は、軸方向における伝達軸２４３の右部分に配置される。伝達軸２４３の左部分は、ベアリング４４Ｌにより回転可能に支持される。伝達軸２４３の右部分に配置された第１伝達歯車２４１は、ベアリング４４Ｒにより回転可能に支持される。伝達軸２４３および第１伝達歯車２４１は、２つのベアリング４４Ｌおよび４４Ｒにより、中心軸線ＣＬ２周りで回転可能に支持される。ベアリング４４Ｌは、第１ケース２１１に固定される。ベアリング４４Ｒは、第２ケース２１２に固定される。

【0089】

第１伝達歯車２４１は、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａと噛み合う。これにより、電動モータ２５で発生した駆動力が出力歯車２５２Ａから第１伝達歯車２４１に伝達される。

【0090】

第１伝達歯車２４１と伝達軸２４３との間には、ワンウェイクラッチ２４４が配置されている。ワンウェイクラッチ２４４は、伝達軸２４３と第１伝達歯車２４１とを結合する。ワンウェイクラッチ２４４は、伝達軸２４３に対する第１伝達歯車２４１の回転を一方向に規制する。電動補助自転車１０の後輪１４Ｒ（図１）を前転させる方向の出力歯車２５２Ａの回転力は、第１伝達歯車２４１を介して伝達軸２４３に伝達されるが、後輪１４Ｒを後転させる方向の出力歯車２５２Ａの回転力は、伝達軸２４３には伝達されない。また、ワンウェイクラッチ２４４は、乗員の人力により発生したペダルクランク軸２２の前転方向の回転力が、電動モータ２５に伝達されることを防止している。

【0091】

第１伝達歯車２４１は、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａよりも大径であり、出力歯車２５２Ａよりも多い歯を有する。つまり、第１伝達歯車２４１は、出力歯車２５２Ａよりも減速される。

【0092】

第２伝達歯車２４２は、金属材料（例えば鉄）から形成されている。第２伝達歯車２４２は、伝達軸２４３に配置される。第２伝達歯車２４２は、伝達軸２４３の軸方向で第１伝達歯車２４１と異なる位置に配置される。第２伝達歯車２４２は、第１伝達歯車２４１よりも小径であり、第１伝達歯車２４１よりも少ない歯を有する。本実施形態では、伝達軸２４３と第２伝達歯車２４２とは一体に形成されているが、それに限定されない。第２伝達歯車２４２は、セレーション結合（または圧入）により、伝達軸２４３に固定されていてもよい。第２伝達歯車２４２は伝達軸２４３とともに回転する。伝達軸２４３は、第１伝達歯車２４１の回転を第２伝達歯車２４２に伝達する。

【0093】

アイドルギア４１は、金属材料（例えば鉄）から形成されている。アイドルギア４１は回転軸４３に配置されている。アイドルギア４１は、例えば締結具により回転軸４３に固定されるが、それに限定されない。アイドルギア４１は、セレーション結合（または圧入）により、回転軸４３に固定されていてもよい。また、アイドルギア４１と回転軸４３とは一体に形成されていてもよい。アイドルギア４１は回転軸４３とともに回転する。

【0094】

回転軸４３の中心軸線ＣＬ３は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４と平行である。つまり、回転軸４３は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４に対して平行に延びる。中心軸線ＣＬ３は、回転軸４３の軸方向、つまり、ペダルクランク軸２２の軸方向から見たときに、回転軸４３の回転中心軸ＲＣ３（第３中心軸）となる。回転軸４３に固定されたアイドルギア４１は、ハウジング２１の内部においてハウジング２１によって第３中心軸ＲＣ３の周りに回転可能に支持される。

【0095】

回転軸４３は、２つのベアリング４６Ｌおよび４６Ｒにより、中心軸線ＣＬ３周りで回転可能に支持される。ベアリング４６Ｌおよび４６Ｒは、第１ケース２１１に固定される。アイドルギア４１は、回転軸４３の軸方向でベアリング４６Ｌよりもベアリング４６Ｒの近くに配置される。アイドルギア４１は、減速機２４の第２伝達歯車２４２と噛み合う。これにより、減速機２４により増加された電動モータ２５の出力トルクがアイドルギア４１に伝達される。

【0096】

次に、ペダルクランク軸２２周りの構成を説明する。

【0097】

回転軸２３は、ペダルクランク軸２２と同軸に配置され、ペダルクランク軸２２とともに回転可能である。回転軸２３は、連結軸２３１およびワンウェイクラッチ５０を含む。

【0098】

連結軸２３１は、円筒形状を有する。連結軸２３１には、ペダルクランク軸２２が挿入されている。連結軸２３１は、ペダルクランク軸２２と同軸に配置されている。

【0099】

連結軸２３１の左端部は、ペダルクランク軸２２に対して、セレーション結合等で連結されている。その結果、ペダルクランク軸２２が前転方向および後転方向の何れに回転しても、連結軸２３１はペダルクランク軸２２とともに回転する。

【0100】

連結軸２３１の周囲には、トルク検出装置２３２が配置されている。トルク検出装置２３２は連結軸２３１に支持されており、第１ケース２１１に対しては回転不能となっている。トルク検出装置２３２は、運転者がペダルを漕ぐときに連結軸２３１に発生するトルクを検出する。トルク検出装置２３２は、例えば磁歪式のトルクセンサである。トルク検出装置２３２は、検出したトルクに応じた信号を、基板４８に実装された制御装置に出力する。制御装置は、トルク検出装置２３２が検出したトルクを参照して、運転者によるペダリングの状態を把握し、電動モータ２５を制御する。

【0101】

ワンウェイクラッチ５０は、ペダルクランク軸２２の軸方向でトルク検出装置２３２よりも右側に配置されている。ワンウェイクラッチ５０は、連結軸２３１を介してペダルクランク軸２２に設けられている。ワンウェイクラッチ５０は、ペダルクランク軸２２と同軸に配置されている。ワンウェイクラッチ５０は、インナ部材５１およびアウタ部材５２を備える。

【0102】

ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１は、円筒形状を有する。インナ部材５１には、連結軸２３１の右部分が挿入されている。インナ部材５１は、連結軸２３１と同軸に配置されている。この状態で、連結軸２３１の右部分は、インナ部材５１に対して、セレーション結合等で連結されている。その結果、連結軸２３１が前転方向および後転方向のいずれに回転しても、インナ部材５１は、連結軸２３１とともに回転する。つまり、ペダルクランク軸２２が前転方向および後転方向のいずれに回転しても、インナ部材５１は、ペダルクランク軸２２とともに回転する。連結軸２３１およびインナ部材５１は、ペダルクランク軸２２と一体的に回転するクランク回転入力軸として機能する。

【0103】

ワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２は、円筒形状を有する。アウタ部材５２には、ペダルクランク軸２２が挿入されている。アウタ部材５２とペダルクランク軸２２との間には、滑り軸受４９が配置されている。これにより、アウタ部材５２は、ペダルクランク軸２２に対して同軸で回転可能に配置されている。

【0104】

アウタ部材５２とインナ部材５１との間には、ワンウェイクラッチ機構としてのラチェット機構が形成されている。これにより、インナ部材５１の前転方向の回転力は、アウタ部材５２に伝達されるが、インナ部材５１の後転方向の回転力は、アウタ部材５２に伝達されない。また、電動モータ２５の回転により発生したアウタ部材５２の前転方向の回転力は、インナ部材５１に伝達されない。

【0105】

アウタ部材５２は、ベアリング３８Ｒにより、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ４周りで、ハウジング２１に対して回転可能に支持されている。アウタ部材５２は、第２ケース２１２を貫通して配置されている。アウタ部材５２のうち、ハウジング２１の外側（右側）に位置する部分には、駆動スプロケット３４が取り付けられる。

【0106】

アウタ部材５２は、被駆動歯車２３３を有する。被駆動歯車２３３は、ワンウェイクラッチ５０および連結軸２３１を介してペダルクランク軸２２に設けられている。被駆動歯車２３３は、アイドルギア４１と噛み合っている。被駆動歯車２３３は、第２伝達歯車２４２およびアイドルギア４１よりも大径であって、且つ、第２伝達歯車２４２およびアイドルギア４１よりも多い歯を有する。つまり、被駆動歯車２３３の回転速度は、第２伝達歯車２４２およびアイドルギア４１のそれぞれの回転速度よりも遅くなる。アイドルギア４１が第２伝達歯車２４２および被駆動歯車２３３のそれぞれと噛み合うことにより、減速機２４により増加された電動モータ２５の出力トルクを、単一のアイドルギア４１を介して被駆動歯車２３３に伝達することができる。

【0107】

アウタ部材５２は、連結軸２３１に伝達された人力（ペダル踏力）と、電動モータ２５の補助駆動力との合力を駆動スプロケット３４に伝達する。アウタ部材５２により、ワンウェイクラッチ５０を介して入力される人力と、被駆動歯車２３３を介して入力される補助駆動力とを合成して出力する合力出力軸２３５が実現されている。合力出力軸２３５は、ペダルクランク軸２２と同軸で回転する。合力出力軸２３５は、回転軸２３に含まれる。

【0108】

［アイドルギア］
次に、本実施形態のアイドルギア４１を備える駆動ユニット２０についてより詳細に説明する。

【0109】

上述したように、電動補助自転車のうちの一般的な自転車のペダルクランク軸の位置に該当する位置に駆動ユニットを配置すると、一般的な自転車と比較してリアセンタ長が長くなるという課題がある。

【0110】

電動補助車両のリアセンタ長を短くしようとしたとき、ペダルクランク軸に設けられた被駆動歯車の直径を小さくすることが考えられる。このとき、仮に、被駆動歯車と電動モータとの間に「２軸の減速機」を並べると、軸方向における駆動ユニットの幅を小さくすることが難しくなる。減速機の回転軸には、直径および歯数が互いに異なる２個の歯車が軸方向に沿って配置されるため、回転軸の軸方向のサイズは大きくなる傾向にある。２軸の減速機では、そのような回転軸を２個用意し、２個の回転軸を軸方向に互いにずらして配置するため、軸方向のサイズが大きくなってしまう。

【0111】

本実施形態では、動力伝達経路における減速機２４と被駆動歯車２３３との間にアイドルギア４１を設けることにより、被駆動歯車２３３の直径を小さくすることができる。被駆動歯車２３３の直径を小さくした場合でも、アイドルギア４１を介して電動モータ２５の出力トルクを被駆動歯車２３３に伝達することができる。本実施形態では、アイドルギア４１を用いることにより、駆動ユニット２０の幅（軸方向サイズ）を拡げることなく、被駆動歯車２３３の直径を小さくすることを可能にし、電動補助自転車１０のリアセンタ長を短くすることができる。また、アイドルギア４１を用いることにより、電動モータ２５、減速機２４、および被駆動歯車２３３の配置の自由度を向上させることができ、駆動ユニット２０の更なる小型化を可能にする。

【0112】

以下、駆動ユニット２０の小型化を可能にする駆動ユニット２０の構成要素の配置関係について説明する。

【0113】

図３から図６は、軸方向から見たときの駆動ユニット２０の構成要素の配置関係を示す図である。軸方向は、第１から第４中心軸ＲＣ１からＲＣ４のそれぞれに平行な方向である。

【0114】

上述したように、電動モータ２５の出力軸２５２２および出力歯車２５２Ａは、第１中心軸ＲＣ１の周りに回転する。減速機２４の第１伝達歯車２４１、第２伝達歯車２４２および伝達軸２４３は、第２中心軸ＲＣ２の周りに回転する。アイドルギア４１および回転軸４３は、第３中心軸ＲＣ３の周りに回転する。ペダルクランク軸２２および被駆動歯車２３３は、第４中心軸ＲＣ４の周りに回転する。アイドルギア４１の直径は、被駆動歯車２３３の直径および第１伝達歯車２４１の直径のいずれよりも小さい。

【0115】

図３を参照して、第１中心軸ＲＣ１および第４中心軸ＲＣ４を含む平面を平面６１とする。図３では、平面６１と図の紙面とが交差する線（破線）によって平面の位置を示している。この破線は、第１中心軸ＲＣ１および第４中心軸ＲＣ４のそれぞれに直角に交わる垂線であって、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを結ぶ垂線に相当する。このことは、後述する図４でも同様である。

【0116】

この平面６１から第３中心軸ＲＣ３までの距離をｄ３とし、平面６１から第２中心軸ＲＣ２までの距離をｄ２とする。このとき、距離ｄ３は距離ｄ２よりも長い。すなわち、ハウジング２１内において、アイドルギア４１は、減速機２４よりも外側に配置されている。

【0117】

アイドルギア４１は減速および増速を行わない部材であり、減速機２４と被駆動歯車２３３との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギア４１は、減速機２４の第１伝達歯車２４１および被駆動歯車２３３よりも直径を小さくすることができる。距離ｄ３が距離ｄ２よりも長くなるようにアイドルギア４１および減速機２４を配置することで、直径が相対的に小さいアイドルギア４１を第１伝達歯車２４１よりも外側に配置することができる。言い換えると、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１をハウジング２１内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジング２１の外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギア４１に沿った形状にできるため、駆動ユニット２０を小型化することができる。駆動ユニット２０の上下方向のサイズを小さくできることにより、電動補助自転車１０の最低地上高を高くすることができる。

【0118】

また、図３に示すように、アイドルギア４１を駆動ユニット２０の下方に配置することで、サスペンション３０４（図１）の配置の自由度を高めることができる。アイドルギア４１を駆動ユニット２０の上方に配置しても上記と同様の効果が得られる。しかし、図１に示すような駆動ユニット２０の上方にサスペンション３０４を配置する車両においては、アイドルギア４１を駆動ユニット２０の上方に配置すると、サスペンション３０４の配置に影響を与えることになる。アイドルギア４１を駆動ユニット２０の下方に配置することで、サスペンション３０４の配置の自由度を高めることができる。

【0119】

図４を参照して、駆動ユニット２０の構成要素の配置関係をさらに説明する。

【0120】

ここで、平面６１からアイドルギア４１の最遠点までの距離をＬ３とする。アイドルギア４１の最遠点は、アイドルギア４１の歯の先端同士を結んだ歯先円のうち、平面６１から最も遠い位置を意味する。平面６１から出力歯車２５２Ａの最遠点までの距離をＬ１、平面６１から第１伝達歯車２４１の最遠点までの距離をＬ２、平面６１から被駆動歯車２３３の最遠点までの距離をＬ４とする。出力歯車２５２Ａの最遠点は、出力歯車２５２Ａの歯の先端同士を結んだ歯先円のうち、平面６１から最も遠い位置を意味する。第１伝達歯車２４１の最遠点は、第１伝達歯車２４１の歯の先端同士を結んだ歯先円のうち、平面６１から最も遠い位置を意味する。被駆動歯車２３３の最遠点は、被駆動歯車２３３の歯の先端同士を結んだ歯先円のうち、平面６１から最も遠い位置を意味する。

【0121】

距離Ｌ３は、距離Ｌ１、Ｌ２およびＬ４のいずれよりも長い。特に、距離Ｌ２よりも距離Ｌ３を長くすることで、直径が相対的に小さいアイドルギア４１を第１伝達歯車２４１よりも外側に配置することができる。すなわち、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１をハウジング２１内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。これにより、駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0122】

図５を参照して、駆動ユニット２０の構成要素の配置関係をさらに説明する。

【0123】

軸方向から見た駆動ユニット２０において、第１から第４中心軸ＲＣ１からＲＣ４のうちの、ある三軸を頂点とする三角形を設定する。このとき、この三角形の内部に、第１から第４中心軸ＲＣ１からＲＣ４のうちの残りの一軸が含まれる。図５は、一例として、軸方向から見たときの中心軸ＲＣ１、ＲＣ３およびＲＣ４を頂点とする三角形６３を示している。図５に示す例では、第１伝達歯車２４１の第２中心軸ＲＣ２は、この中心軸ＲＣ１、ＲＣ３およびＲＣ４を頂点とする三角形６３の内部に含まれる。直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１をハウジング２１内のより内側に配置することで、外側への出っ張りを抑制することができる。これにより、駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0124】

次に、減速機２４の第１伝達歯車２４１と被駆動歯車２３３との位置関係を説明する。

【0125】

図３を参照して、本実施形態では、軸方向から見た駆動ユニット２０において、被駆動歯車２３３の少なくとも一部が第１伝達歯車２４１と重なるように、第１伝達歯車２４１および被駆動歯車２３３が配置されている。

【0126】

被駆動歯車２３３の少なくとも一部と第１伝達歯車２４１とが重なるように配置することで、第２中心軸ＲＣ２と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４との間の距離を短くすることができ、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0127】

駆動ユニット２０の前後方向のサイズが小さくなることで、ダウンチューブ１２３（図１）に配置するバッテリユニット２６（図１）のスペースを確保することができる。ダウンチューブにバッテリユニットを配置する車両では、車両の前後方向におけるペダルクランク軸と前輪との間の空間（フロントセンタ）にバッテリユニットが配置される。バッテリ容量を大きくしようとするとバッテリユニットのサイズが大きくなり、その分だけフロントセンタ長を長くする必要がある。しかし、フロントセンタ長を長くすると、車両の操作性が低下するという課題がある。

【0128】

本実施形態によれば、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくできることで、バッテリユニット２６の配置の自由度を高めることができる。フロントセンタ長を長くすることなく、大容量のバッテリユニット２６を配置することが容易となる。

【0129】

次に、図６を参照して、減速機２４の第１伝達歯車２４１と、アイドルギア４１と、被駆動歯車２３３との位置関係を説明する。

【0130】

軸方向から見た駆動ユニット２０において、被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とは領域６５（図６に黒塗りで示す部分）において係合している。本実施形態では、この被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とが係合する領域６５の少なくとも一部が第１伝達歯車２４１と重なるように、第１伝達歯車２４１、アイドルギア４１および被駆動歯車２３３が配置されている。

【0131】

被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とが係合する領域６５の少なくとも一部が第１伝達歯車２４１と重なるように配置することで、第２中心軸ＲＣ２と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４との間の距離を短くすることができ、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0132】

次に、図６を参照して、第３中心軸ＲＣ３と減速機２４の第１伝達歯車２４１との位置関係を説明する。アイドルギア４１は第３中心軸ＲＣ３の周りに回転する。

【0133】

軸方向から見た駆動ユニット２０において、第３中心軸ＲＣ３は、第１伝達歯車２４１と重なっている。第３中心軸ＲＣ３と第１伝達歯車２４１とが重なるようにアイドルギア４１および減速機２４を配置することで、第２中心軸ＲＣ２と第３中心軸ＲＣ３とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４との間の距離を短くすることができ、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0134】

［被駆動歯車の支持構造］
次に、被駆動歯車２３３を支持する構造を説明する。図７は、駆動ユニット２０内の被駆動歯車２３３およびその周囲の構造の一例を示す断面図である。

【0135】

上述したように、被駆動歯車２３３は、ワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２に設けられている。アウタ部材５２のうち、ハウジング２１の外側（右側）に位置する部分には、駆動スプロケット３４が取り付けられる。

【0136】

アウタ部材５２および駆動スプロケット３４がともに回転しながら電動補助自転車１０が走行しているとき、アウタ部材５２には駆動スプロケット３４からの荷重が掛かる。この駆動スプロケット３４からの荷重により、被駆動歯車２３３を備えるアウタ部材５２には、すりこぎ運動（歳差運動）が発生する。すりこぎ運動が大きいと、被駆動歯車２３３とアイドルギア４１との噛み合い精度が低下するという課題が発生する。

【0137】

本実施形態では、アウタ部材５２を支持するベアリング３８Ｒとして、２個のベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒを備える。ベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒのそれぞれは、内輪、外輪および転動体を含む転がり軸受である。ベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒそれぞれの外輪は、ハウジング２１の第２ケース２１２に圧入されており、それらの内輪にアウタ部材５２がすきまばめされている。

【0138】

駆動ユニット２０の左右方向において、ベアリング３８２Ｒは外側に配置されており、ベアリング３８１Ｒは内側に配置されている。ベアリング３８１Ｒとベアリング３８２Ｒとは互いに接触していてもよいし、互いに離れて配置されていてもよい。

【0139】

アウタ部材５２を２個のベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒで支持することにより、アウタ部材５２の回転のぶれを低減させ、アウタ部材５２のすりこぎ運動を低減させることができる。すりこぎ運動が低減することにより、被駆動歯車２３３とアイドルギア４１との噛み合い精度を向上させることができる。これにより、被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とが噛み合うときに発生する騒音を低減させることができるとともに、回転軸の摩耗を低減させることができる。また、アウタ部材５２を支持するベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒのシール性を向上させることができる。

【0140】

ここで、駆動スプロケット３４、被駆動歯車２３３、ベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒの位置関係を説明する。

【0141】

ペダルクランク軸２２の軸方向において、アウタ部材５２のうちの駆動スプロケット３４が取り付けられる位置３４１から、ベアリング３８１Ｒの最も内側に位置する部分（ベアリング３８１Ｒの左端部）までの距離をａとする。ペダルクランク軸２２の軸方向において、取り付け位置３４１から、被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とが噛み合う部分の中心までの距離をｂとする。このとき、距離ａと距離ｂとの関係は、下記（式１）で表される。
ａ／ｂ≧０．５ ・・・（式１）

【0142】

駆動ユニット２０の左右方向において内側に配置されるベアリング３８１Ｒの位置は、駆動スプロケット３４の取り付け位置３４１から離れている方が、アウタ部材５２のすりこぎ運動をより低減させることができる。駆動ユニット２０の左右方向において、距離ｂの半分の位置よりも内側にベアリング３８１Ｒの左端部が位置するように、ベアリング３８１Ｒを配置することで、アウタ部材５２のすりこぎ運動をより低減させることができる。

【0143】

ベアリング３８１Ｒを駆動スプロケット３４の取り付け位置３４１から離して配置するとともに、ベアリング３８２Ｒは、取り付け位置３４１にできるだけ近い位置に配置することで、アウタ部材５２のすりこぎ運動をより低減させることができる。例えば、駆動ユニット２０の左右方向において、距離ｂの半分の位置よりも外側にベアリング３８２Ｒの左端部が位置するように、ベアリング３８２Ｒを配置することで、アウタ部材５２のすりこぎ運動をより低減させることができる。

【0144】

ベアリング３８１Ｒとベアリング３８２Ｒとのサイズは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0145】

また、ベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒの代わりに、複列型のベアリングが用いられてもよい。複列型のベアリングとして、例えば、複列アンギュラ玉軸受および複列深溝玉軸受などを用いることができるが、それらに限定されない。ベアリング３８１Ｒおよび３８２Ｒの代わりに、ニードルベアリングを用いてもよい。

【0146】

［放熱構造］
次に、電動モータ２５のコイル２５１１に発生した熱を外部に放熱する構造を説明する。図８は、駆動ユニット２０内の電動モータ２５およびその周囲の構造の一例を示す断面図である。図８に示す例では、電動モータ２５のステータ２５１とハウジング２１のカバー２１３との間に、放熱剤２５１５（図８にハッチングで示す部分）が配置されている。ステータ２５１のボビン２５１２に巻かれたコイル２５１１とカバー２１３との間に放熱剤２５１５を設けることで、コイル２５１１に発生した熱を効率的に外部に放熱することができる。

【0147】

放熱剤２５１５としては、熱伝導率が高い任意の材料が用いられる。例えば、放熱剤２５１５として、アルミナフィラを混入した高熱伝導のエポキシおよび不飽和ポリエステル樹脂などが用いられるが、それらに限定されない。

【0148】

ボビン２５１２に巻かれたコイル２５１１の全周を放熱剤２５１５で覆っても、放熱は可能である。しかし、コイル２５１１の全周を覆うように放熱剤２５１５を充てんした場合、駆動ユニット２０の重量が増加するという課題がある。また、コイル２５１１の全周を放熱剤２５１５で覆う場合、放熱剤２５１５を充てんするための金型が必要となり、製造コストおよび製造工程が増加するという課題がある。

【0149】

本実施形態では、ステータ２５１とカバー２１３との間のみに放熱剤２５１５を設けることで、重量の増加を抑えながら、コイル２５１１に発生した熱を効率的に外部に放熱することができる。

【0150】

図８を参照して、本実施形態のカバー２１３は内壁２１３１を有する。カバー２１３は、内壁２１３１とカバー２１３の外周部分の壁部２１３２とで、コイル２５１１が巻かれたボビン２５１２の左部分を覆う形状を有している。駆動ユニット２０の製造時においては、カバー２１３の内壁２１３１と壁部２１３２との間に放熱剤２５１５を塗布する。そして、その放熱剤２５１５が塗布されたカバー２１３をハウジング２１の第１ケース２１１に取り付けることで、コイル２５１１とカバー２１３との間に放熱剤２５１５を設けた構成を容易に実現することができる。放熱剤２５１５を充てんするための金型は不要であり、製造コストおよび製造工程を低減させることができる。

【0151】

また、カバー２１３が内壁２１３１を有することで、カバー２１３に放熱剤２５１５を塗布するときに、放熱剤２５１５が不要な領域に放熱剤２５１５が流れ出すことを抑制することができる。また、カバー２１３の内壁２１３１と壁部２１３２とで、コイル２５１１が巻かれたボビン２５１２の左部分を覆うことで、放熱剤２５１５がロータ２５２側に流れ出すことを抑制することができる。

【0152】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、サスペンションを備える電動補助自転車を例示したが、本発明は、サスペンションを備えていない電動補助自転車にも好適に用いることができる。

【0153】

上述の実施形態において、駆動ユニット２０（図２）は、出力軸２５２２、伝達軸２４３、回転軸４３およびペダルクランク軸２２の４軸を備えていたが、軸の数は４軸に限定されない。本発明は、５軸以上を備える駆動ユニットにも適用される。例えば、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａと減速機２４の第１伝達歯車２４１との間に歯車が配置され、その歯車を介して出力歯車２５２Ａから第１伝達歯車２４１へトルクが伝達されるような駆動ユニットにも本発明は適用される。

【0154】

上述した実施形態では、電動モータ２５の全体がハウジング２１内に収容されていたが、ハウジング２１の構造はこれに限定されない。電動モータ２５の一部のみがハウジング２１内に収容されてもよい。例えば、第１ケース２１１の左部分に電動モータ２５が通ることのできる開口部があり、その開口部を通って、電動モータ２５の一部がハウジング２１内に位置するように取り付けられてもよい。また、その場合、防塵および防水のために開口部をカバーで覆ってもよい。

【0155】

カバー２１３（図２）は、ハウジング２１の一部であり得、ハウジング２１に含まれ得る。カバー２１３は、電動モータ２５の側面を覆う形状を有し、電動モータ２５はカバー２１３によって支持されてもよい。電動モータ２５がカバー２１３によって支持される形態も、電動モータ２５がハウジング２１によって支持される形態に含まれる。

【0156】

上述した実施形態では、電動補助自転車１０として二輪の電動補助自転車を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、電動補助自転車１０は三輪以上の電動補助自転車であってもよい。

【0157】

上述した実施形態では、乗員がペダルを踏んで発生させる人力および電動モータが発生させる補助力が伝達される駆動輪は後輪であったが、本発明はこれに限定されない。電動補助自転車の形態に応じて、それら人力および補助力は前輪に伝達されてもよいし、前輪および後輪の両方に伝達されてもよい。

【0158】

上述した実施形態では、車両は電動補助自転車であったが、電動補助自転車以外の車両であってもよい。駆動ユニットの小型化が求められる車両において、本発明は好適に用いられ得る。

【0159】

以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。

【0160】

本発明のある実施形態に係る駆動ユニット２０は、電動補助車両１０に用いられる。駆動ユニット２０は、出力歯車２５２Ａを有する出力軸２５２２を備える電動モータ２５と、電動モータ２５の一部または全部を収容するハウジング２１と、ハウジング２１を貫通し、ハウジング２１によって回転可能に支持されるペダルクランク軸２２であって、被駆動歯車２３３が設けられたペダルクランク軸２２と、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａのトルクを被駆動歯車２３３に伝達する伝達機構４０と、ペダルクランク軸２２と同軸で回転し、踏力および電動モータ２５の補助力を合成する合力出力軸２３５とを備える。伝達機構４０は、ハウジング２１の内部においてハウジング２１によって回転可能に支持される減速機２４と、ハウジング２１の内部においてハウジング２１によって回転可能に支持されるアイドルギア４１とを有する。減速機２４は、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａのトルクを増加させ、増加したトルクは、アイドルギア４１を介して被駆動歯車２３３に伝達される。

【0161】

電動補助車両１０のリアセンタ長を短くしようとしたとき、ペダルクランク軸２２の被駆動歯車２３３の直径を小さくすることが考えられる。このとき、仮に、ペダルクランク軸２２の被駆動歯車２３３と電動モータ２５との間に「２軸の減速機」を並べると、軸方向における駆動ユニット２０の幅を小さくすることが難しくなる。減速機の回転軸には、直径および歯数が互いに異なる２個の歯車が軸方向に沿って配置されるため、回転軸の軸方向のサイズは大きくなる傾向にある。２軸の減速機では、そのような回転軸を２個用意し、２個の回転軸を軸方向に互いにずらして配置するため、軸方向のサイズが大きくなってしまう。

【0162】

本発明のある実施形態によれば、アイドルギア４１を用いることにより、駆動ユニット２０の幅（軸方向サイズ）を拡げることなく、被駆動歯車２３３の直径を小さくすることを可能にし、電動補助車両１０のリアセンタ長を短くすることができる。アイドルギア４１を用いることにより、電動モータ２５、減速機２４、および被駆動歯車２３３の配置の自由度が高まり、駆動ユニット２０の更なる小型化を可能にする。

【0163】

ある実施形態において、電動モータ２５は、出力軸２５２２が第１中心軸ＲＣ１の周りに回転するようハウジング２１によって支持され、減速機２４は、ハウジング２１の内部においてハウジング２１によって第２中心軸ＲＣ２の周りに回転可能に支持され、第１伝達歯車２４１、第１伝達歯車２４１よりも歯数が少ない第２伝達歯車２４２、および第１伝達歯車２４１の回転を第２伝達歯車２４２に伝える伝達軸２４３を有し、アイドルギア４１は、ハウジング２１の内部においてハウジング２１によって第３中心軸ＲＣ３の周りに回転可能に支持され、ペダルクランク軸２２は、第４中心軸ＲＣ４に沿ってハウジング２１を貫通し、ハウジング２１によって第４中心軸ＲＣ４の周りに回転可能に支持されてもよい。

【0164】

歯数の異なる２枚の伝達歯車によって増加させたトルクを、アイドルギア４１を介して被駆動歯車２３３に伝達することができる。

【0165】

ある実施形態において、アイドルギア４１は、減速機２４の第２伝達歯車２４２および被駆動歯車２３３のそれぞれに係合していてもよい。

【0166】

アイドルギア４１が第２伝達歯車２４２および被駆動歯車２３３のそれぞれに係合することにより、単一のアイドルギア４１を介して減速機２４から被駆動歯車２３３にトルクを伝達することができる。このようなアイドルギア４１の存在により、被駆動歯車２３３のサイズを縮小することが容易になる。

【0167】

ある実施形態において、減速機２４の第１伝達歯車２４１は、電動モータ２５の出力歯車２５２Ａに係合していてもよい。

【0168】

単一の減速機２４および単一のアイドルギア４１が電動モータ２５のトルクを被駆動歯車２３３まで伝達するため、余分な歯車を用いることなく駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0169】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１および第４中心軸ＲＣ４を含む平面６１から第３中心軸ＲＣ３までの距離ｄ３は、平面６１から第２中心軸ＲＣ２までの距離ｄ２よりも長く、アイドルギア４１の直径は、被駆動歯車２３３の直径および第１伝達歯車２４１の直径のいずれよりも小さくてもよい。

【0170】

アイドルギア４１は減速および増速を行わない部材であり、減速機２４と被駆動歯車２３３との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギア４１は、減速機２４の第１伝達歯車２４１およびペダルクランク軸２２の被駆動歯車２３３よりも直径を小さくすることができる。第１中心軸ＲＣ１および第４中心軸ＲＣ４を含む平面６１から第３中心軸ＲＣ３までの距離ｄ３を、当該平面６１から第２中心軸ＲＣ２までの距離ｄ２よりも長くすることにより、直径が相対的に小さいアイドルギア４１を第１伝達歯車２４１よりも外側に配置することができる。言い換えると、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１をハウジング２１内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジング２１の外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギア４１に沿った形状にできるため、駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0171】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１および第４中心軸ＲＣ４を含む平面６１からアイドルギア４１の最遠点までの距離Ｌ３は、平面６１から出力歯車２５２Ａの最遠点、平面６１から第１伝達歯車２４１の最遠点、および、平面６１から被駆動歯車２３３の最遠点までの各距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４よりも長く、アイドルギア４１の直径は、被駆動歯車２３３の直径および第１伝達歯車２４１の直径のいずれよりも小さくてもよい。

【0172】

アイドルギア４１は減速および増速を行わない部材であり、減速機２４と被駆動歯車２３３との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギア４１は、減速機２４の第１伝達歯車２４１およびペダルクランク軸２２の被駆動歯車２３３よりも直径を小さくすることができる。第１中心軸ＲＣ１および第４中心軸ＲＣ４を含む平面６１からアイドルギア４１の最遠点までの距離Ｌ３を、当該平面６１から出力歯車２５２Ａの最遠点、当該平面６１から第１伝達歯車２４１の最遠点、および当該平面６１から被駆動歯車２３３の最遠点までの各距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４よりも長くする。これにより、直径が相対的に小さいアイドルギア４１を第１伝達歯車２４１よりも外側に配置することができる。言い換えると、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１をハウジング２１内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジング２１の外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギア４１に沿った形状にできるため、駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0173】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１に平行な軸方向から見たとき、第１中心軸ＲＣ１からＲＣ４のうちの、ある三軸を頂点とする三角形に、残りの一軸が含まれてもよい。

【0174】

上記残りの一軸の周りに回転する歯車をハウジング２１内のより内側に配置することができ、当該歯車の外側への出っ張りを抑制することができる。これにより、駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0175】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１に平行な軸方向から見たとき、第２中心軸ＲＣ２は、第１中心軸ＲＣ１、第３中心軸ＲＣ３、および第４中心軸ＲＣ４を頂点とする三角形に含まれてもよい。

【0176】

アイドルギア４１は減速および増速を行わない部材であり、減速機２４と被駆動歯車２３３との間の動力伝達を実現できるサイズであればよい。このため、アイドルギア４１は、減速機２４の第１伝達歯車２４１およびペダルクランク軸２２の被駆動歯車２３３よりも直径を小さくすることができる。第２中心軸ＲＣ２は、第１中心軸ＲＣ１、第３中心軸ＲＣ３、および第４中心軸ＲＣ４を頂点とする三角形に含まれる。これにより、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１をハウジング２１内のより内側に配置することができ、外側への出っ張りを抑制することができる。ハウジング２１の外形を、直径が相対的に大きい第１伝達歯車２４１ではなく、直径が相対的に小さいアイドルギア４１に沿った形状にできるため、駆動ユニット２０を小型化することができる。

【0177】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１に平行な軸方向から見たとき、被駆動歯車２３３の少なくとも一部は、第１伝達歯車２４１と重なっていてもよい。

【0178】

被駆動歯車２３３の少なくとも一部と第１伝達歯車２４１とが重なるように配置することで、第２中心軸ＲＣ２と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４との間の距離を短くすることができ、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくすることができる。駆動ユニット２０の前後方向のサイズが小さくなることで、ダウンチューブ１２３に配置するバッテリユニット２６のスペースを確保することができる。

【0179】

ダウンチューブにバッテリユニットを配置する車両では、車両の前後方向におけるペダルクランク軸と前輪との間の空間（フロントセンタ）にバッテリユニットが配置される。バッテリ容量を大きくしようとするとバッテリユニットのサイズが大きくなり、その分だけフロントセンタ長を長くする必要がある。しかし、フロントセンタ長を長くすると、車両の操作性が低下するという課題がある。

【0180】

本発明のある実施形態によれば、駆動ユニット２０の前後方向のサイズが小さくなることで、バッテリユニット２６の配置の自由度を高めることができる。フロントセンタ長を長くすることなく、大容量のバッテリユニット２６を配置することが容易となる。

【0181】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１に平行な軸方向から見たとき、被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とが係合している領域６５の少なくとも一部は、第１伝達歯車２４１と重なっていてもよい。

【0182】

被駆動歯車２３３とアイドルギア４１とが係合している領域６５の少なくとも一部が第１伝達歯車２４１と重なるように配置することで、第２中心軸ＲＣ２と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４との間の距離を短くすることができ、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0183】

ある実施形態において、第１中心軸ＲＣ１に平行な軸方向から見たとき、第３中心軸ＲＣ３は、第１伝達歯車２４１と重なっていてもよい。

【0184】

第３中心軸ＲＣ３と第１伝達歯車２４１とが重なるようにアイドルギア４１および減速機２４を配置することで、第２中心軸ＲＣ２と第３中心軸ＲＣ３とを互いに近付けることができる。これにより、第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４とを互いに近付けることができる。第１中心軸ＲＣ１と第４中心軸ＲＣ４との間の距離を短くすることができ、駆動ユニット２０の前後方向のサイズを小さくすることができる。

【0185】

ある実施形態において、ペダルクランク軸２２にはワンウェイクラッチ５０が設けられていてもよい。

【0186】

ペダルクランク軸２２にワンウェイクラッチ５０が設けられていることにより、ペダルクランク軸２２の順回転は駆動スプロケット３４に伝達するが、ペダルクランク軸２２の逆回転は駆動スプロケット３４に伝達させないようにすることができる。

【0187】

本発明のある実施形態に係る電動補助車両１０は、上記の駆動ユニット２０を備える。

【0188】

電動補助車両１０が、ペダルクランク軸２２の被駆動歯車２３３の直径が小さい駆動ユニット２０を備えることで、電動補助車両１０のリアセンタ長を短くすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0189】

本発明は、電動補助車両および電動補助車両に搭載される駆動ユニットの分野において特に有用である。

【符号の説明】

【0190】

１０：電動補助車両（電動補助自転車）、 ２０：駆動ユニット、 ２１：ハウジング、 ２２：ペダルクランク軸、 ２４：減速機、 ２５：電動モータ、 ２６：バッテリユニット、 ３４：駆動スプロケット、 ３５：クランクアーム、 ３７：ペダル、 ４０：伝達機構、 ４１：アイドルギア、 ５０：ワンウェイクラッチ、 ５１：インナ部材、 ５２：アウタ部材、 ６１：平面、 ６３：三角形、 ６５：領域、 １２３：ダウンチューブ、 ２３３：被駆動歯車、 ２３５：合力出力軸、 ２４１：第１伝達歯車、 ２４２：第２伝達歯車、 ２４３：伝達軸、 ２５２Ａ：出力歯車、 ２５２２：出力軸、 ｄ２：距離、 ｄ３：距離、 Ｌ１：距離、 Ｌ２：距離、 Ｌ３：距離、 Ｌ４：距離、 ＲＣ１：第１中心軸、 ＲＣ２：第２中心軸、 ＲＣ３：第３中心軸、 ＲＣ４：第４中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】