特許 7356437 ペダル車両用パワートレイン

(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】2023-09-26

(45)【発行日】2023-10-04

(54)【発明の名称】ペダル車両用パワートレイン

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/55 20100101AFI20230927BHJP

   B62M 6/70 20100101ALI20230927BHJP

   B62J 45/413 20200101ALI20230927BHJP

   B62J 45/411 20200101ALI20230927BHJP

   B62J 45/00 20200101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

B62M6/55

B62M6/70

B62J45/413

B62J45/411

B62J45/00

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020544945

(86)(22)【出願日】2019-02-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-06-17

(86)【国際出願番号】 EP2019054671

(87)【国際公開番号】W WO2019166402

(87)【国際公開日】2019-09-06

【審査請求日】2021-11-29

(31)【優先権主張番号】BE2018/5128

(32)【優先日】2018-03-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】520261817

【氏名又は名称】エドゥ ドリベ エスア

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】デレバル，アーサー

【審査官】西中村 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８８１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００５２５９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１３２４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｍ ６／５５、 ６／７０

Ｂ６２Ｊ ４５／００－４５／４２３

Ｆ１６Ｈ ３／００－ ３／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ペダル車両用のパワートレイン（１）であって、
第１回転軸（３０）の周りで回転するように配設されたクランクセット車軸（２）と、
出力伝達チェーンまたはベルト（２３）に噛合すると共に、前記第１回転軸（３０）の回りで回転するように配設された第１出力プレート（４）と、
入力要素、出力要素、および太陽歯車（５）を含む遊星歯車装置と、
第１モータ（４０）と、
第２モータ（５０）と、
第１フリーホイール（１６）と、
前記遊星歯車装置の出力要素と前記第１出力プレート（４）との間の減速機と
を備え、
前記クランクセット車軸（２）は、前記遊星歯車装置の第１入力を形成するように、前記入力要素を介して前記遊星歯車装置に接続されており、
前記第１モータ（４０）は、前記遊星歯車装置の第２入力を形成するように、前記太陽歯車（５）を介して前記遊星歯車装置に接続されており、
前記第２モータ（５０）は、固定比で駆動するように、前記遊星歯車装置の出力要素に接続されている、ペダル車両用のパワートレインにおいて、
前記入力要素、前記出力要素、および前記太陽歯車（５）は、前記第１回転軸（３０）とは異なる第２回転軸（３１）の周りで回転するように配設されていること、
前記第１フリーホイール（１６）は、前記クランクセット車軸（２）が通常のペダリング方向に回転するときに前記第１出力プレート（４）が前記クランクセット車軸（２）よりも低速で回転するのを防ぐべく設けられていること、並びに、
以下の不等式を満たすように構成されていること、

【数1】

ここで、
Ｒは、前記遊星歯車装置の比、
Ｒ _ｏｕｔ は、前記出力要素と前記第１出力プレート（４）との間の減速比、
Ｒ _Ｃ は、前記クランクセット車軸（２）と前記入力要素との間のギア比、
であることを特徴とする、パワートレイン。

【請求項2】

前記２つのモータ（４０，５０）のうちの少なくとも１つが内部永久磁石モータである、請求項１に記載のパワートレイン。

【請求項3】

前記入力要素が前記クランクセット車軸（２）よりも高速で回転するように、前記クランクセット車軸（２）と前記遊星歯車装置の入力要素との間にシフトダウンシステムを備える、請求項１又は２に記載のパワートレイン。

【請求項4】

前記シフトダウンシステムは、変形可能な伝達要素を含む、請求項３に記載のパワートレイン。

【請求項5】

前記遊星歯車装置の出力要素と前記第１出力プレート（４）との間の前記減速機は、前記出力伝達チェーンまたはベルト（２３）に噛合した第２出力プレート（２６）を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項6】

前記第２出力プレート（２６）は、前記遊星歯車装置の出力要素と一体である、請求項５に記載のパワートレイン。

【請求項7】

前記第２出力プレート（２６）は、前記第１出力プレート（４）よりも小さい直径を有する、請求項５又は６に記載のパワートレイン。

【請求項8】

前記クランクセット車軸（２）が前記通常のペダリング方向に回転するときに前記クランクセット車軸（２）が前記入力要素を駆動するように、及び、前記クランクセット車軸（２）が前記通常のペダリング方向と反対の方向に回転するときに前記クランクセット車軸（２）が前記入力要素を駆動するのを防ぐように、前記クランクセット車軸（２）と前記遊星歯車装置の入力要素との間に配設された第２フリーホイール（１７）を更に備えてなる、請求項１～７のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項9】

前記入力要素は前記遊星歯車装置の遊星キャリア（６）であり、前記出力要素は前記遊星歯車装置のリング歯車（９）である、請求項１～８のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項10】

前記入力要素は前記遊星歯車装置のリング歯車（９）であり、前記出力要素は前記遊星歯車装置の遊星キャリア（６）である、請求項１～８のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項11】

前記第１モータ（４０）は速度または位置が制御されるように構成され、前記第２モータ（５０）はトルクまたは電流が制御されるように構成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項12】

前記第１モータ（４０）は、前記遊星歯車装置の入力要素の測定速度および前記パワートレインの歯車係数パラメータ（ＧＣ）に基づいて決定される速度設定点によって、速度または位置が制御されるように構成されている、請求項１～１１のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項13】

前記第２モータ（５０）は、前記第１モータ（４０）上で測定されたトルクまたは電流およびアシスト率パラメータ（ＡＲ）に少なくとも基づいて決定されるトルク設定点によって、トルクまたは電流が制御されるように構成されている、請求項１～１２のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項14】

前記第２モータ（５０）は、前記第１モータ（４０）上で測定された電流のフィルタリングおよび／または時間シフトの結果に比例するトルク設定点によって、トルクまたは電流が制御されるように構成されている、請求項１～１３のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項15】

前記第１モータ（４０）は、前記遊星歯車装置の入力要素の速度に基づいて決定される速度設定点によって、速度または位置が制御されるように構成されており、この速度は、前記第１モータ（４０）の測定速度および前記第２モータ（５０）の測定速度に基づいて決定される、請求項１～１４のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項16】

前記第１モータ（４０）および第２モータ（５０）のうちの少なくとも１つが前記クランクセット車軸（２）を作動させることなく動作できるように、構成されている、請求項１～１５のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項17】

前記２つのモータのうちの少なくとも１つが、前記第１出力プレート（４）および前記遊星歯車装置を介して前記出力伝達チェーンまたはベルト（２３）によって駆動されることにより発電機として動作することができるように、構成されている、請求項１～１６のいずれか一項に記載のパワートレイン。

【請求項18】

請求項１～１７のいずれか一項に記載のパワートレイン（１）と、出力伝達チェーンまたはベルト（２３）とを備えたペダル車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ペダル車両用パワートレインに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２００８－２８５０６９号）は、クランクセットを含むペダル車両用パワートレインを開示している。パワートレインは、第１および第２モータと、出力プレートと、クランクセット車軸と、遊星歯車装置とを含む。第１モータは、遊星歯車装置の太陽歯車に接続されている。第２モータは、遊星歯車装置の出力要素に接続されている。クランクセット車軸は、遊星歯車装置の入力要素に接続されている。第１モータ、出力プレート、クランクセット車軸、および遊星歯車装置は、同じ回転軸の周りで回転する。このパワートレインは、入力要素をクランクセット車軸に接続するフリーホイールをさらに含む。出力プレートは、後輪を駆動するチェーンを駆動して、ペダル車両を前方に移動させる。

【0003】

この既知のパワートレインでは、モータに電力が供給されない場合、クランクセット車軸と出力プレートとの間の結合は行われず、こうしてペダルを漕いでいる間に自転車が前方に移動するのを防ぐ。電気または電子回路が故障した場合、サイクリスト（自転車の搭乗者）は自転車を漕いで家に帰ることができなくなる。加えて、発進または上り坂走行の場合、サイクリストによって提供されるトルクが高く、変速機を滑らせて、不快な乗り心地になる可能性がある。加えて、アシストなしモードで低速で走行するとき、またはバッテリが空の場合、２つのモータのうちの１つは、他方のモータに電力供給するための発電機として動作しなければならなくなる。サイクリストからの動力の大部分はこの低効率パワーパスを通るので、ペダリングを特に困難にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－２８５０６９号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明の第１の目的は、電源がなくても全ての動作条件下で優れた効率を提供することができるパワートレインを提供することである。本発明の第２の目的は、変速機が滑らず、こうして走行をより快適にするパワートレインを提供することである。
この目的のために、本発明は、ペダル車両用パワートレインであって、
・第１回転軸の周りで回転するように配置されたクランクセット車軸と、
・出力伝達チェーンまたはベルトに噛合し、第１回転軸の周りで回転するように配置された、第１出力プレートと、
・入力要素、出力要素、および太陽歯車を含む遊星歯車装置と、
・第１モータと、
・第２モータと、
・第１フリーホイールと、
・遊星歯車装置の出力要素と第１出力プレートとの間の減速機と
を備え、
クランクセット車軸は、遊星歯車装置の第１入力を形成するように、入力要素を介して遊星歯車装置に接続されており、
第１モータは、遊星歯車装置の第２入力を形成するように、太陽歯車を介して遊星歯車装置に接続されており、
第２モータは、固定比で駆動するように、遊星歯車装置の出力要素に接続されている、ペダル車両用パワートレインにおいて、
・入力要素、出力要素、および太陽歯車は、第１回転軸とは異なる第２回転軸の周りで回転するように配置されていること、並びに、
・第１フリーホイールは、クランクセット車軸が通常のペダリング方向に回転するときに第１出力プレートがクランクセット車軸よりも低速で回転するのを防ぐように配置されていること、
を特徴とする、パワートレイン。

【0006】

通常のペダリング方向で第１出力プレートがクランクセット車軸よりも低速で回転するのを防ぐように配置された第１フリーホイールの配置により、クランクセット車軸は、クランクセットの車軸の回転速度が第１出力プレートの回転速度を超過したときに第１出力プレートを駆動する。これにより、クランクセットは、バッテリが空のとき、モータが動作していないとき、またはサイクリストのトルクが過剰なときに、第１出力プレートを駆動できる。すると、クランクセット車軸と第１出力プレートとの間で滑りのない純粋な機械駆動ができ、これにより動力損失を低減し、こうして高い機械効率を可能にする。加えて、これにより、高クランクセットトルクの場合に、遊星歯車装置およびその他のパワートレイン伝達部品に対する応力を低減する。

【0007】

本発明による第１フリーホイールの配置のさらなる利点は、モータを制御不可能にする電気的または電子的故障の場合でも、クランクセットから出力プレートへの動力の伝達が依然として可能なことである。したがって、サイクリストはペダルを漕いで帰宅することができる。

【0008】

一般に、本発明によるパワートレインは、特定の具体的状況において、遊星歯車装置を介した伝達からフリーホイールを介した伝達に引き継がせる。これは特に、第１モータ（太陽歯車に接続されているもの）の制御における待ち時間および後者のトルク制限により、サイクリストがクランクセットにおいて大量のトルクを提供するとき（たとえば、発進または上り坂走行のとき）に行われる。

【0009】

クランクセットに対する瞬間トルクが特定の閾値を超過し、第１モータがその最大トルクで飽和した場合でも、第１出力プレートはいくらかの動力を伝達し得る。こうしてペダルを踏んでいる期間、パワートレイン速度比の瞬間値は低下し、たとえばプログラムされた速度比が低い場合、第１フリーホイールが第１出力プレートを作動および駆動し始めてもよく、するとこれにより、サイクリストの過剰なトルクを出力伝達チェーンまたはベルトに伝達する。パワーアシストが起動しているときに行われ得るこれが行われると、伝達チェーンは、遊星歯車装置の出力要素およびクランクセット車軸からトルクを受け取る。こうして、第１出力プレートおよび第１フリーホイールの存在により、パワートレイン速度比が１未満になることを防止する。したがって、フリーホイールは、変速機が滑るのを防ぐために、急な上り坂の道路では特に有用である。

【0010】

第１フリーホイールは、クランクセット車軸から第１出力プレートへの機械的動力伝達を可能にするように配置されている。好ましくは、第１フリーホイールは第１回転軸と同軸である。第１フリーホイールは好ましくは、クランクセット車軸と第１出力プレートとの間に直接配置される。第１フリーホイールの係止位置で、クランクセット車軸は第１出力プレートを直接駆動する。第１フリーホイールの自由位置で、第１出力プレートはクランクセット車軸よりも高速で回転することができる。

【0011】

第１フリーホイールは、ＲＶｇｍｐパワートレインの速度比を常に１よりも高くすることができる。

【0012】

遊星歯車装置の出力要素と第１出力プレートとの間の減速機は、第１出力プレートが遊星歯車装置の出力要素よりも低速で回転することを可能にする。この減速機は、特に第２出力プレートを含む場合に、部分的にパワートレインのケーシングの外側にあってもよい。

【0013】

この文献（の目的）において、通常のペダリング方向は、ペダル車両の前方移動に対応する、クランクセットの車軸の回転方向である。パワートレイン内の結合のため、パワートレインの要素は好ましくは、この通常のペダリング方向に対応する回転方向を各々有する。

【0014】

この文献（の目的）において、２つの接続または連結要素は、直接または間接的に接続または連結され得る。これらはたとえば、少なくとも１つの中間歯車、ベルト、および／またはローラを介して、直接または間接的に噛合し得る。

【0015】

この文献（の目的）において、「入力」および「出力」という用語は、運動学的連鎖における入力および出力を意味すると理解される。入力は好ましくは機械的動力入力であり、出力は好ましくは機械的動力出力である。

【0016】

この文献（の目的）において、遊星歯車装置の比は、遊星歯車装置の減速比である。単一の遊星歯車を有する遊星歯車装置の場合、これは太陽歯車の直径に対するリング歯車の直径の比である。ここでの遊星歯車装置の比は、好ましくは５から１０の間である。

【0017】

この文献（の目的）において、ペダル車両は、たとえば、電動自転車、モペット、または三輪車である。この文献（の目的）において、電動アシスト自転車は、自転車の特定の速度閾値を超えると電動アシストのスイッチを切る必要がある電動自転車である。

【0018】

この文献（の目的）において、「パワートレインの速度比」は、クランクセットの車軸の速度に対する第１出力プレートの速度の比として定義される。これは「歯車係数パラメータ」とも呼ばれ得る。これは、制御インターフェースを介してサイクリストによって手動で制御され得る、または他のパラメータに基づいて制御ユニットによって自動で計算され得るパラメータである。

【0019】

この文献（の目的）において、「回転軸の周りで回転するように配置された」要素は、好ましくは、その軸の周りで本質的に対称な要素である。

【0020】

この文献（の目的）において、２つの物体の間の「固定比」は、それらの回転速度の比が一定であることを意味する。たとえば、第２モータのロータは、固定比で遊星歯車装置の出力要素を駆動する。

【0021】

この文献（の目的）において、「パワートレインのアシスト率」ＡＲは、サイクリストによって与えられた動力に対する出力で回収された全動力の割合を指す。これは、モータおよびサイクリストの動力の両方からの動力の和をサイクリストの動力で割ったものとして計算できる。これはまた、「アシスト率パラメータ」と呼ぶこともできる。これは、制御インターフェースを介してサイクリストによって手動で制御され得る、または他のパラメータに基づいて制御ユニットによって自動で計算され得るパラメータである。

【0022】

この文献（の目的）において、角度位置測定は、角速度測定と同等である。実際、本発明によるパワートレインは、好ましくは、モータのうちの１つの角度位置からこのモータの角速度を決定するための手段を含む。

【0023】

この文献（の目的）において、電流測定は、トルク測定と同等である。実際、本発明によるパワートレインは、好ましくは、モータのうちの１つに供給される電流からこのモータのトルクを決定するための手段を含む。

【0024】

パワートレインは、「通常アシスト動作モード」と呼ばれ得る動作のモードを有し、このモードでは第１フリーホイールは非停止であり、サイクリストの動力の全てが遊星歯車装置を通ると暗示していることに、注目したい。この動作のモードは、電動自転車を使用するライダーによって最も頻繁に使用されるものである。

【0025】

第１出力プレートは、ペダル車両の後輪を直接または間接的に駆動する伝達チェーンまたはベルトと直接または間接的に噛合する。

【0026】

遊星歯車装置は、リング歯車、遊星キャリア、および太陽歯車を含む。遊星キャリアは、遊星歯車を含む。太陽歯車は、内部太陽歯車または太陽とも呼ばれ得る。リング歯車は、外部太陽歯車とも呼ばれ得る。太陽歯車およびリング歯車は、好ましくは遊星歯車を介して接続されている。

【0027】

好ましくは、パワートレインは、両方のモータを制御するための制御ユニットを含む。

【0028】

本発明の一実施形態では、第１モータの役割は、パワートレインの速度比を制御することである。パワートレインの速度比ＲＶｇｍｐは、クランクセットの車軸の角速度と第１出力プレートの角速度との比である。たとえば、パワートレインの速度比は、サイクリストによって提供される歯車係数（ＧＣ）パラメータに基づいて決定でき、またはサイクリストに自動速度変更を提供するために制御ユニットによって決定できる。この決定は、たとえば、変速アルゴリズムによって実行することができる。第１モータは、たとえば、角度位置または角速度の設定点が適合するように第１モータを制御する制御ユニットを介して、角度位置または角速度が制御される。

【0029】

本発明の一実施形態では、第２モータの役割は、パワートレインのアシスト率を管理することである。その機能の１つは、遊星歯車装置の出力要素に対してトルクを加算または減算することによってサイクリストの動きをアシストすることである。好ましくは、アシスト率ＡＲは、特にアシスト率パラメータに基づいて、制御ユニットによって決定される。アシスト率パラメータは、ユーザによって、またはパワートレインの制御ユニットによって自動的に、決定することができる。アシスト率は、パワートレインの速度比とは無関係であることが好ましい。第２モータは、好ましくは、たとえば電流またはトルク設定点が適合するように第２モータを制御する制御ユニットを介して、電流またはトルクが制御される。

【0030】

好ましくは、制御ユニットは、第１モータの角度位置の測定要素、第２モータの角度位置の測定要素、第１モータの電流の測定要素、および第２モータの電流の測定要素に電気的に接続されている。

【0031】

２つの値の間には直接的な数学的関係があるので、位置制御と速度制御との間には根本的な違いがないことに注目したい。角速度は、角度位置の時間微分である。たとえば、一定の角速度で動作するようにモータを制御することは、時間と共に直線的に変化する角度位置に追従するようにモータを制御することと似ている。

【0032】

好ましくは、入力要素は遊星歯車装置の遊星キャリアであり、出力要素は遊星歯車装置のリング歯車である。

【0033】

第１および第２モータの制御は、たとえば以下のように実行することができる。

【0034】

自転車後輪の角速度ω_Ｒは、Ｒ_Ｒを用いて、第１出力プレートの角速度ω_ｐｌａｔに比例する。

【数1】

Ｒ_Ｒは、自転車の後輪の角速度と第１出力プレートの角速度との間の伝達比。

【0035】

遊星歯車装置の速度方程式を使用して、次の式で与えられる第１出力プレートの角速度を得ることができる。

【数2】

ここで、Ｒ_ｏｕｔはリング歯車と第１出力プレートとの間の減速比、Ｒ_Ｃはクランクセット車軸と遊星キャリアとの間のギア比、ω_Ｍ１は第１モータの角速度、ω_ｐｅｄはクランクセットの角速度、およびＲは遊星歯車装置の比である。

【0036】

この結果は、第１出力プレートの速度がクランクセット車軸の速度と第１モータの速度との加重和であることを示している。これはまた、第１モータの速度を変化させることによってパワートレインの速度比を連続的に変更できることも示している。

【0037】

クランクセットの車軸の角速度は、次の式によって、第１モータの測定角速度ω^ｍｅｓ _Ｍ１および第２モータの測定角速度ω^ｍｅｓ _Ｍ２から決定することができる。

【数3】

ここで、Ｒ_Ｍ２は第２モータとリング歯車との間の減速比である。Ｒ_Ｍ２は、好ましくは５～１５の間である。

【0038】

クランクセットの角速度は、クランクセットの車軸の位置を測定する位置センサによって測定することも可能である。

【0039】

制御ユニットは、第１モータに課される角速度設定点ω^ｃｏｎｓ _Ｍ１を決定するために、歯車係数パラメータＧＣおよびクランクセットの測定角速度を使用することができる。

【数4】

【0040】

パラメータＧＣは、負または正のいずれであってもよい。パラメータＧＣが負の場合、第１モータは、第２モータに電力の全てまたは一部を供給するための発電機として動作する。パラメータＧＣが正の場合、第１モータはモータとして動作する。

【0041】

また、単純にこの速度設定点ω^ｃｏｎｓ _Ｍ１の積分である角度位置設定点を割り当てることによって、第１モータの角度位置を制御することも可能である。

【0042】

上記の方程式を組み合わせて、パワートレインの速度比ＲＶｇｍｐの式を得る。

【数5】

【0043】

この式は、パラメータＧＣとパワートレインの速度比ＲＶｇｍｐとの間にリンクを与える。ＧＣが一定であるとき、パワートレインの速度比は一定である。パラメータＧＣが高いほど、パワートレインの速度比ＲＶｇｍｐは高くなる。

【0044】

第１フリーホイールが停止しているとき、第１出力プレートの速度ω_ｐｌａｔはクランクセットの速度ω_ｐｅｄに等しく、パワートレインの速度比ＲＶｇｍｐは１である。これはＲＶｇｍｐの最小値である。パワートレインの最小速度比パラメータＧＣ_ｍｉｎは、このフリーホイールの位置および寸法値Ｒ_ｃ、Ｒ_ｏｕｔ、およびＲによって決定される。するとこれは（次式に）等しくなる。

【数6】

【0045】

したがって、本発明によるパワートレインは、値Ｒ_ｃ、Ｒ_ｏｕｔ、およびＲの選択に応じて、負のＧＣ_ｍｉｎを得ることを可能にし、これにより、第１モータが発電機として動作できるようになる。

【0046】

本発明の実施形態の一例では、Ｒは８に等しく、Ｒ_ｏｕｔは１．８に等しく、Ｒ_Ｃは２．７に等しい。

【0047】

遊星歯車装置のトルク方程式は、この式を与える。

【数7】

ここで、Ｃ_Ｍ１は第１モータのトルク、Ｃ_ｃｏｕｒはリング歯車のトルク、およびＣ_ＰＳは遊星キャリアのトルクである。

【0048】

したがって、第１モータのトルクＣ_Ｍ１は次の式によって与えられる。

【数8】

ここで、Ｃ_ｐｅｄはクランクセットのトルクであり、Ｃ_ｐｌａｔは第１出力プレートのトルクである。

【0049】

したがって、次の式のようになる。

【数9】

このように、第１モータで測定したトルクＣ_Ｍ１から、クランクセットのトルクＣ_ｐｅｄを計算することができる。したがって、他のペダル車両用パワートレインの場合のようにトルクセンサを使用する必要はない。

【0050】

たとえば、車両に供給される全動力の、サイクリストによって供給される動力Ｐｃに対する比に等しい、アシスト率パラメータ（ＡＲ）を考慮することができる。したがって、パワートレインがサイクリストをアシストするためには、パラメータＡＲは１よりも大きくなくてはならない。パラメータＡＲは、たとえば、サイクリストが電動アシストのスイッチを切ることに決定したときに、１に設定することができる。

【数10】

【0051】

動力が角速度を乗じたトルクに等しいことを考慮に入れると、方程式により、第１モータのトルクＣ_Ｍ１に基づいて、所望のアシスト率パラメータに到達するのに十分な第２モータのトルクを決定することができる。

【数11】

従って、Ｃ^ｃｏｎｓ _Ｍ２は、第２モータに課されたトルクまたは電流設定点である。

【0052】

ＡＲおよびＧＣの値に応じて、第２モータのトルク設定点は、正（モータ動作）または負（発電機動作）のいずれかとなる。たとえば、第２モータのトルク設定点は、パワートレインが電動アシスト自転車に実装されている場合にサイクリストが２５ｋｍ／ｈ超でペダルを漕ぐことを決定したときに、負となる。実際、欧州の法律は、このタイプの車両では２５ｋｍ／ｈを超えるアシストの遮断を課している。

【0053】

入力要素が遊星歯車装置のリング歯車であって出力要素が遊星歯車装置の遊星キャリアである本発明の一実施形態についても、同等の展開が記載され得る。結論も同様となる。

【0054】

本発明の一実施形態では、パワートレインは、以下の不等式を満たすように配置（配設）される。

【数12】

ここで、
Ｒは遊星歯車装置の比、
Ｒ_ｏｕｔは出力要素と第１出力プレートとの間の減速比、および
Ｒ_Ｃはクランクセット車軸と入力要素との間のギア比である。

【0055】

これにより、第１モータを発電機として動作させることが可能となる。

【0056】

本発明の一実施形態では、２つのモータのうちの少なくとも１つは、内部永久磁石モータ(inner permanent magnet motor)である。

【0057】

ＩＰＭモータは、強磁性体の内部に磁石があるモータである。このようなモータは通常、広範囲の回転速度にわたって優れた効率を有し、これにより、広範囲の回転速度を維持しながら、特に出力に接続された第２モータにおいて、使用することができる。

【0058】

本発明の一実施形態では、パワートレインは、入力要素がクランクセット車軸よりも高速で回転するように、クランクセット車軸と遊星歯車装置の入力要素との間にシフトダウンシステムを含む。

【0059】

本発明の一実施形態では、シフトダウンシステムは、好ましくはノッチのある変形可能な伝達要素、たとえばシフトダウンベルトを含む。

【0060】

本発明の一実施形態では、遊星歯車装置の出力要素と第１出力プレートとの間の減速機は、出力伝達チェーンまたはベルトに噛合した第２出力プレートを含む。

【0061】

したがって、遊星歯車装置の出力要素は、出力伝達チェーンまたはベルトを駆動する第２出力プレートを駆動する。出力伝達チェーンまたはベルトは、第１出力プレートを駆動する。

【0062】

第２出力プレートは、好ましくは直接的に、出力伝達チェーンまたはベルトを駆動する。これにより、パワートレインを特に組み立て易くし、特に軽量でコンパクトにする。加えて、部品点数、ひいては製造コストも削減する。また、特に高いパワートレイン伝達効率を達成することも可能になる。

【0063】

この第２出力プレートは、好ましくは遊星歯車装置の出力要素と一体である。この第２出力プレートは、第１出力プレートのうちの１つよりも小さい直径を有する。

【0064】

本発明の一実施形態では、パワートレインは、クランクセット車軸が通常のペダリング方向に回転するときにクランクセット車軸が入力要素を駆動するように、およびクランクセット車軸が通常のペダリング方向と反対の方向に回転するときにクランクセット車軸が入力要素を駆動するのを防ぐように、クランクセット車軸と遊星歯車装置の入力要素との間に配置された第２フリーホイールを含む。

【0065】

本発明の一実施形態では、第１モータは、速度および位置が制御されるように配置され、第２モータは、トルクおよび電流が制御されるように配置される。

【0066】

本発明の一実施形態では、第１モータは、遊星歯車装置の入力要素の測定速度およびパワートレインの歯車係数パラメータ（ＧＣ）に基づいて決定される速度設定点によって、速度または位置が制御されるように配置される。

【0067】

本発明の一実施形態では、第２モータは、第１モータ上で測定された少なくとも１つのトルクまたは電流およびアシスト率パラメータ（ＡＲ）に基づいて決定されたトルク設定点によって、トルクまたは電流が制御されるように配置される。

【0068】

本発明の一実施形態では、第２モータは、第１モータ上で測定された電流のフィルタリングおよび／または時間シフトの結果に比例するトルク設定点によって、トルクまたは電流が制御されるように配置される。

【0069】

実際、瞬間的な測定電流Ｃ^ｍｅｓ _Ｍ１を使用する代わりに、第２モータの電流設定点Ｃ^ｃｏｎｓ _Ｍ２を計算するために測定電流Ｃ^ｍｅｓ _Ｍ１からフィルタリングおよび／またはシフトされた信号を使用することが好ましいこともある。この技術は、たとえば、両方のモータがモータとして動作しており、クランクセットの１回転に対するアシストを平滑化し、ひいてはバッテリからの電力も平滑化したいときに、使用することができる。

【0070】

本発明の一実施形態では、第１モータは、遊星歯車装置の入力要素の速度に基づいて決定された速度設定点によって、速度または位置が制御されるように配置され、この速度は、第１モータの測定速度および第２モータの測定速度に基づいて決定される。

【0071】

本発明の一実施形態では、パワートレインは、第１および第２モータのうちの少なくとも１つがクランクセット車軸を作動させることなく動作できるように、配置される。

【0072】

これにより、クランクセット車軸が制止しているときであっても、自転車を前方に移動させることができる。これはたとえば、ハンドルバーの制御によって行うことができる。このような状況では、ペダリングなしでの電動化が可能であり、たとえば少なくとも第２モータを動作させることができる。好ましくは、この状況では、第１モータは高速駆動していない。

【0073】

本発明の一実施形態では、パワートレインは、２つのモータのうちの少なくとも１つが、第１出力プレートおよび遊星歯車装置を介して出力伝達チェーンまたはベルトによって駆動されることによって発電機として動作することができるように、配置される。

【0074】

これにより、車両を電磁的に制動し、バッテリを再充電することができる。制御ユニットは、好ましくは２つのモータのうちの少なくとも１つを発電機として制御するように設計されている。サイクリストは、彼または彼女が、たとえばハンドルバーの制御を介して、またはペダルの逆漕ぎを介して、バッテリ充電しながらこの制動動作を適用したいことを示すことができる。好ましくは、この状況では、第１モータは高速駆動していない。

【0075】

本発明は、本発明の一実施形態によるパワートレインおよび出力伝達チェーンまたはベルトを含むシステム、たとえばペダル車両を、さらに提供する。
本発明のその他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して理解される、以下の詳細な説明を読めばわかるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0076】

【図1】本発明の第１の実施形態による可能なパワートレインの概略断面図。

【図2】サイクリストの動力に対する第１モータの電力対歯車係数パラメータＧＣの比の例を表す２つのグラフを示す。

【図3】本発明の第２の実施形態による可能なパワートレインの概略断面図。

【図4】本発明の第２の実施形態による可能なパワートレインおよびペダル車両の後輪への伝達の側面図。

【発明を実施するための形態】

【0077】

本発明は、特定の実施形態を用いて図を参照して説明されるが、本発明はこれらによって限定されるものではない。説明される図面または図は、単なる概略であり、限定的ではない。

【0078】

この文献のために、「第１」および「第２」という用語は、異なる要素間で区別するだけのためのものであり、これらの要素間でのいかなる順序も暗示するものではない。

【0079】

図中、同一または類似の要素は同じ参照符号を有し得る。

【0080】

以下の説明は、純粋に説明的な本発明の４つの主要な実施形態を表しており、当業者は、他にも多くのものが存在することを理解するだろう。本発明の実施形態の各々において、パワートレイン１は、同じ回転軸を有するクランクセット車軸２および第１出力プレート４、並びに、入力要素、太陽歯車５および出力要素を含む遊星歯車装置を含む。

【0081】

本発明の第１の実施形態（図１に示す）では、クランクセット車軸２は、回転方向を逆転させる第１の歯車によって入力要素に接続され、出力要素は、やはり回転方向を逆転させる第２の歯車を含む減速機によって第１出力プレートに接続されている。

【0082】

本発明の第２の実施形態（図３に示す）では、クランクセット車軸２は、回転方向を維持する伝達システムによって入力要素に接続され、出力要素は、出力要素と一体であってやはり回転方向を維持する第２出力プレートを含む減速機によって、第１出力プレートに接続されている。この第２出力プレートは、出力伝達チェーンまたはベルトに噛合している。

【0083】

本発明の第３の実施形態（図示せず）では、クランクセット車軸２は、回転方向を維持する第１の伝達システムによって入力要素に接続され、出力要素は、やはり回転方向を維持するベルトによって第１出力プレートに接続されている。好ましくは、本発明のこの第３の実施形態によるパワートレインは、第２出力プレートを含んでいない。

【0084】

本発明の第４の実施形態（図示せず）では、クランクセット車軸２は、回転方向を逆転させる第１の歯車によって入力要素に接続され、出力要素は、第２出力プレートを駆動し、やはり回転方向を逆転させる第２の歯車を含む減速機によって、第１出力プレートに接続されている。

【0085】

本発明の各実施形態は、入力要素が遊星キャリアであって出力要素がリング歯車であることを考慮することによって、または入力要素がリング歯車であって出力要素が遊星キャリアであることを考慮することによって可能となることに、注目したい。

【0086】

図１は、本発明の第１の実施形態によって可能なパワートレイン１を示す。パワートレイン１は、同じ回転軸を有するクランクセット車軸２および第１出力プレート４を含む。この車軸は、第１回転軸３０と呼ぶことができる。第１出力プレート４は中空シャフト２５に一体に取り付けられており、これはクランクセット車軸２に軸受実装されている。好ましくは、クランクセット車軸２は、２つのクランク１８に固定されている。好ましくは、パワートレイン１はケーシング１９を含む。

【0087】

第１フリーホイール１６は、（自転車を前方に移動させるように）クランクセット車軸２が通常のペダリング方向に作動されたときに第１出力プレート４がクランクセット車軸２よりも低速で回転するのを防ぐように、クランクセット車軸２と中空シャフト２５との間に配置される。したがって、第１出力プレート４は、通常のペダリング方向でクランクセット車軸２よりも高速で自由に回転できる。

【0088】

パワートレイン１は、第２回転軸３１の回りで回転するように配置された遊星歯車装置を含む。遊星歯車装置は、太陽歯車５、遊星キャリア６、およびリング歯車９を含む。遊星キャリア６は、少なくとも１つの遊星歯車８を含む。（１つまたは複数の）遊星歯車８は、遊星キャリア６の車軸７の回りで回転するように配置されている。（１つまたは複数の）遊星歯車８は、一方では太陽歯車５に、他方ではリング歯車９に、噛合している。

【0089】

リング歯車９は、好ましくは（１つまたは複数の）遊星歯車８に噛合した内歯１０を含む。リング歯車９は、第２モータ５０のピニオン１２に噛合した外歯１１も含む。

【0090】

パワートレイン１は、第１モータ４０および第２モータ５０を含む。第１モータ４０は、ステータ４６と、好ましくは磁石４８を含むロータ４７とを含む。ロータ４７は、第２回転軸３１の回りで回転するように配置されている。ロータ４７のトルクは、ロータ４７のシャフト４３によって太陽歯車５に伝達される。第２モータ５０は、ステータ５６と、好ましくは磁石５８を含むロータ５７とを含む。ロータ５７は、第３回転軸３２の回りで回転するように配置されている。ロータ５７のトルクは、ロータ５７のシャフト５３を通じてピニオン１２に優先的に伝達される。

【0091】

好ましくは、第１測定磁石４２が第１モータ４０のシャフト４３の一端に取り付けられ、第２測定磁石５２が第２モータ５０のシャフト５３の一端に取り付けられる。

【0092】

パワーユニット１は、好ましくは制御ユニット、好ましくはマイクロコントローラを含む。たとえば、パワートレイン１は、第１モータ４０および第２モータ５０に接続されて制御ユニット（図示せず）を含む、電子基板２０を含んでもよい。

【0093】

パワートレイン１は、好ましくは、第１モータ４０の電流感知要素と第２モータ５０の電流測定要素とを含む。

【0094】

好ましくは、第１センサ４１は、ほぼ第２回転軸３１の軸内で、電子基板２０に取り付けられる。第１センサ４１および第１測定磁石４２は、第１モータ４０のロータ４７の角度位置測定要素の一部である。

【0095】

好ましくは、第２センサ５１は、ほぼ第３回転軸３２の軸内で、プリント回路基板２０に取り付けられる。第２センサ５１および第２測定磁石５２は、第２モータ５０のロータ５７の角度位置測定要素の一部である。

【0096】

ピニオン１２は好ましくは、ロータ５７と共に回転するように、第２モータ５０のロータ５７に接続されている。ピニオン１２は好ましくは、リング歯車９の外歯１１に直接噛合している。ピニオン１２は、リング歯車９よりも小さい直径を有しており、その目的はモータの回転速度に対して回転速度を低下させることである。

【0097】

好ましくは、太陽歯車５は、ロータ４７と共に回転するように、第１モータ４０のロータ４７と一体である。

【0098】

好ましくは、パワートレイン１は、クランクセット車軸２と遊星歯車装置の入力要素との間にシフトダウンシステムを含む。このシフトダウンシステムは、たとえば、クランクセット車軸２がその通常のペダリング方向に作動されたときにクランクセット車軸２によって駆動される第１入力ホイール１３を含んでもよい。第１入力ホイール１３は、第２入力ホイール１４を駆動する。第２入力ホイール１４は遊星キャリア６を駆動するが、これは図１に示される本発明の実施形態の遊星歯車装置の入力要素である。第１入力ホイール１３は、好ましくは、クランクセット車軸２と一体であるか、または任意選択的な第２フリーホイール１７によってクランクセット車軸に接続されている。第２入力ホイール１４は、好ましくは、遊星キャリア６と一体である。第１入力ホイール１３は、第２入力ホイール１４よりも大きい直径を有する。

【0099】

第２フリーホイール１７の存在により、第２モータ５０はクランクセット車軸２を動作させることなくその通常の動作方向に回転できるので、パワートレイン１を制御する上でさらなる柔軟性を許容する。これにより、たとえば、サイクリストがクランクセットを動作させることなく、たとえばハンドルバーの制御を利用して、２つのモータ４０、５０のうちの少なくとも１つに電力供給することによって電動化を利用することができる。このようにして、ペダル車両は、クランクセット車軸２の回転を伴わずに前方に移動することができる。この特定の動作モードでのモータ制御が、クランクセット車軸２が作動されたときのモータ制御とは異なる可能性があることに、注目したい。

【0100】

第１モータ４０、第２モータ５０、およびライダーの動力の組み合わせからの動力は、好ましくは、減速機を介して第１出力プレート４に伝達される。図１に示される減速機は、リング歯車９と一体の第１出力ホイール３と、第２出力ホイール１５とを含む。第１出力ホイール３は、中空出力シャフト２５および第１出力プレート４と一体の、第２出力ホイール１５を駆動する。第１出力ホイール３は、第２出力ホイール１５よりも小さい直径を有する。

【0101】

図２は、サイクリスト６２の動力に対する第１モータの動力対歯車係数パラメータＧＣ６１の比の例を表す２つのグラフを示す。パワートレインの速度比範囲は、これら２つのグラフでは同じである。速度比範囲は、パワートレインの最大速度比対パワートレインの最小速度比の比として定義することができる。

【0102】

図２ａは、ＧＣ_ｍｉｎが正になるように遊星歯車装置の比、出力要素と第１出力プレート４との間の減速比、およびクランクセット車軸２と入力要素との間のギア比が選択される、本発明によるパワートレインの実施形態におけるこのようなグラフ６３の例である。

【数13】

【0103】

この場合、第１モータ４０は、モータ動作に対応する回転方向にのみ、すなわち正の範囲内で動作することができるＧＣで、回転する。

【0104】

図２ｂは、ＧＣ_ｍｉｎが負になるように遊星歯車装置の比、出力要素と第１出力プレート４との間の減速比、およびクランクセット車軸２と入力要素との間のギア比が選択される、本発明によるパワートレインの実施形態におけるこのようなグラフ６４の例である。

【数14】

【0105】

この場合、第１モータ４０は、モータまたは発電機として動作できるように、両方の回転方向で、すなわち負および正のゾーンで動作できるＧＣで、回転することができる。

【0106】

なお、第１モータによって供給される動力とライダーによって供給される動力との比Ｐ_Ｍ１／Ｐ_ｃがアシスト率ＡＲとは無関係であることに、注意すべきである。したがって、ＡＲが１のとき（ＡＲ＝Ｐｏｕｔ／Ｐｃ）、これは、パワートレインの出力における動力がサイクリストによって供給される動力に等しい、すなわちサイクリストがアシストされていないことを意味する。この場合、１つのモータによって供給される機械的動力は、他方のモータによって制動されなければならない。この動作モードでは、１つのモータは、他方のモータに電力供給するための発電機として動作する。したがって、２つのモータ間に動力伝達があると言える。ＡＲが１であるこのアシストなしモードは、電動アシスト自転車では２５ｋｍ／ｈを超えたときに制御ユニットによって強制される。

【0107】

この動作は、第１モータの効率と第２モータの効率との積に等しい大きな損失を生じる。したがって、この低効率パワーパスをたどるサイクリストからの動力の一部（「モータ間の伝達動力」と呼ばれる）を最小限に抑えることは、興味深い。このモータ間の伝達動力は、実際には「Ｐ_Ｍ１／Ｐ_ｃ」の比に等しく、これは図２のグラフの縦座標である。したがって、モータ間の動力伝達の量は、図２ｂの場合により低くなる。

【0108】

したがって、図２ａと図２ｂとの比較は、図２ｂの状況が、アシストなしモードでの効率に関して図２ａの状況よりも優れていることを示している。

【0109】

Ｐ_Ｍ１／Ｐ_Ｃ比の低下は、第１モータ４０のサイズを縮小することができ、ひいてはパワートレインの重量およびサイズを低減できるという利点も有する。

【0110】

第１モータを発電機として動作させる可能性は、第１フリーホイールの場所、ならびに遊星歯車装置の出力要素と第１出力プレートとの間の減速機および第１および第２回転軸間のオフセットに関連することに、注目したい。このパワートレインの配置により、Ｒ_ｏｕｔは１と異なり、Ｒ_Ｃは１と異なる可能性があり、したがって、パワートレインの速度比が最小の純粋に機械的な係止システム(locking system)を有しながら、ＧＣ_ｍｉｎの任意の値は負となる。

【0111】

図３は、本発明の第２の実施形態によるパワートレイン１を示す。本発明の第２の実施形態では、クランクセット車軸２と遊星歯車装置の入力要素との間の伝達システムが回転方向を維持する。これは、好ましくはノッチ付きベルト２１を含む。

【0112】

回転方向を維持する伝達システムは、たとえば、変形可能な伝達要素、二重歯車段、又は、ギアホイールの１つが内歯を有する歯車（ギア）であってもよく、これは、これらの伝達システムの各々において、入力の回転方向が出力の回転方向と同一だからである。

【0113】

歯車伝達装置とは対照的に、変形可能な伝達要素による伝達は、その両端の回転要素間の中心距離の選択を残す。これにより、設計自由度を大きく向上させる。また、システムのサイズを増大させることなく、クランクセット車軸と遊星歯車装置の第１入力との間の高ギア比を達成することもできる。この高ギア比により、遊星歯車装置は小型化され、パワートレインの重量を低減する。また、電気モータのサイズも低減する。これにより、パワートレインのサイズを増大させることなく、クランクセットの車軸と第１入力要素との間のギア比を増加させる。

【0114】

加えて、遊星歯車装置の第１入力に対するクランクセットの車軸の速度を低減するために変形可能な伝達要素を使用すると、クランクセット車軸と遊星歯車装置の車軸との間の距離が特に大きくなる。これにより、その比を増加させるために遊星歯車装置のリング歯車のサイズを増大させることができる。遊星歯車装置の比を増加させる目的は、両方の電気モータの速度を上昇させて、これらのモータのサイズを縮小することである。これにより、パワートレインの重量および体積を低減する。このようにして、２つの電気モータの直径を短縮し、両方ともパワートレインの同じ側に配置できるようにすることが可能である。

【0115】

ベルト伝達システムの使用により、電気モータまたは変速機によって生じる可能性のある振動からクランクセットを隔離することができる。これにより、サイクリストの脚に感じられる振動を抑制し、こうして快適性を向上させる。

【0116】

本発明の第２の実施形態では、パワートレイン１は、車両の後輪への同じ伝達チェーンまたはベルト２３に噛合した２つの出力プレートを含む。第１出力プレート４は第１回転軸３０を中心とし、第２（出力）プレート２６は第２回転軸３１を中心とする。第１フリーホイール１６は、クランクセット車軸２と第１出力プレート４との間に配置され、クランクセットが通常のペダリング方向に動作されたときに後者（４）がクランクセット車軸２よりも低速で回転するのを防ぐ。

【0117】

第２出力プレート２６とは異なる軸の周りで回転する第１出力プレート４は、チェーンの上部ストランドおよび下部ストランドを分離するために、クランクセットの車軸２の軸の周りで出力伝達チェーンまたはベルトを案内するために使用される。好ましくは、第１および第２出力プレートは、パワートレインのケーシングの外側に配置される。

【0118】

通常アシスト動作モードでは、本発明の第２の実施形態によるパワートレイン１は、たとえば、以下のように動作することができる。クランクセット車軸２および第２モータ５０は、クランクセット車軸２と遊星キャリア６との間の駆動部をノッチ付きベルト２１に通して、遊星キャリア６を駆動する。遊星キャリア６は、遊星歯車装置の入力要素である。第１モータ４０は太陽歯車５を駆動する。遊星キャリア６および太陽歯車５はリング歯車９を駆動し、これは遊星歯車装置の出力要素である。リング歯車９は第２出力プレート２６を駆動し、これ自体が伝達チェーン内に噛合する（車両の後輪に動力を伝達する）。第２出力プレート２６の回転速度は、遊星キャリア６の回転速度と太陽歯車５の回転速度との加重和に等しくなる。したがって、太陽歯車５の回転速度を増加させることにより、第２出力プレート２６の速度を増加させ、クランクセット車軸２において一定の回転速度を維持することができる。したがって、これは連続可変変速機（ＣＶＴ）である。

【0119】

リング歯車９は好ましくは中空シャフト２７に実装されており、これは同様に回転軸３１の周りの軸受に実装されている。中空シャフト２７は、リング歯車９に取り付けられた第２出力プレート２６がケーシング１９の外側に位置するように、ケーシング１９の側壁を貫通する。

【0120】

第１フリーホイール１６は、クランクセット車軸２が通常のペダリング方向に回転するときに第１出力プレート４がクランクセット車軸２よりも低速で回転するのを防ぐ。このフリーホイール１６の１つの目的は、パワートレインの速度比を１未満にしないことである。第１フリーホイール１６のこの場所により、ペダリングトルクが高い場合にパワートレインの残りの部分の高トルクを防止する。したがって、パワートレインの特定の部品は、この高トルクを受けない。ベルト２１などの変形可能な伝達要素を含むとき、遊星歯車装置およびクランクセット車軸２と遊星歯車装置の第１入力要素との間の伝達システムを特にこのようにして維持することは、特に興味深い。これは、ノッチ付きベルトが高トルクをサポートしないからである。

【0121】

第１フリーホイール１６は、クランクセット車軸２から第１出力プレート４への直接的な機械的動力伝達を可能にするように配置されている。第１フリーホイール１６は、好ましくは、クランクセット車軸２と第１出力プレート４との間に直接配置される。係止位置で、クランクセット車軸２は第１出力プレート４を直接駆動する。自由位置では、第１出力プレート４は、クランクセット車軸２よりも高速で回転することができる。

【0122】

加えて、第１フリーホイールは、特定の条件下で、クランクセット車軸２が第１出力プレート４を直接駆動することを可能にし、これは同様に、後輪を駆動する出力伝達チェーンまたはベルトを駆動する。すると、ペダリング力の全てが、第１出力プレート４を介して伝達チェーンまたは出力ベルトに直接伝達される。したがって、遊星歯車装置を含む、伝達システムの残りの部分の負荷が軽減され、高い機械効率を可能にする。これはたとえば、パワートレインの電気系統のスイッチが切られた場合、またはアシストが無効化されて最も低いパワートレインの速度比が選択された場合に行われる。

【0123】

クランクセットに対する瞬間トルクが特定の閾値を超過し、第１モータ４０がその最大トルクで飽和した場合でも、第１出力プレート４は動力の一部を伝達できる。こうしてペダルを踏んでいる期間、パワートレインの速度比の瞬間値は低下し、たとえば、設定された速度比が低い場合、第１フリーホイール１６は、サイクリストの過剰なトルクを出力伝達チェーンまたはベルトに伝達する第１出力プレート４と係合してこれを駆動してもよい。アシストが起動しているときに行われ得るこれが行われると、出力伝達チェーンまたはベルトは、一方では遊星歯車装置および第２出力プレート２６を介して、他方では第１出力プレート４を介して、動力を受け取る。第１出力プレート４および第１フリーホイール１６の存在により、パワートレインの速度比が１未満になるのを防止し、かくして変速機の滑り（これは運転の楽しみにとって有害である）を防止する。

【0124】

図４は、本発明の実施形態によるパワートレインおよびペダル車両の後輪への伝達の側面図を示す。これは、たとえば、本発明の第２の実施形態によるパワートレインであってもよい。

【0125】

図４は、パワートレイン１、出力伝達チェーン２３、後輪ピニオン２４、およびテンションローラ２２を示している。出力伝達チェーン２３は、上部ストランド２３ａ、下部ストランド２３ｂ、および中間ストランド２３ｃを含む。中間ストランド２３ｃは、第２出力プレート２６と第１出力プレート４との間に位置する出力伝達チェーン２３の一部である。

【0126】

テンションローラ２２の機能は、伝達に負荷がかかったときに、出力伝達チェーンまたはベルト２３のたるみを取ることである。これにより、中間ストランド２３ｃを張り詰めた状態に保つ。このテンションローラ２２は、パワートレイン１に組み込まれるか、またはペダル車両のフレームに取り付けられることが可能である。これは、下部ストランド２３ｂと接触するように配置される。テンションローラ２２を使わない静止動作を考慮することも可能である。

【0127】

第２の実施形態におけるパワートレイン１の通常アシスト動作モードでは、第２出力プレート２６は、（１つまたは複数の）車輪に動力を伝達する。第２出力プレート２６は、出力伝達チェーンまたはベルト２３を駆動する。第２出力プレート２６と同じ伝達チェーン２３に噛合している第１出力プレート４は、クランクセット車軸２よりも速い速度でアイドル回転する。第１出力プレート４は、第１フリーホイール１６によってクランクセット車軸２から（係合状態を）外される。第１出力プレート４の第１の機能は、クランクセットの車軸２の周りで伝達チェーン２３を案内し、これによって上部チェーンストランド２３ａと下部チェーンストランド２３ｂとの間の距離を増加させることである。このように、自転車のフレームに推進システムが実装された場合に、フレームの右後部ベースが通るのに十分な空間がある。この右後部ベースは、後輪の取付点をパワートレインのブラケットに接続するフレームのチューブである。これは図４には示されていない。

【0128】

いくつかの特殊な動作モードでは、第１フリーホイール１６は、第１出力プレート４を係止（ロック）して、クランクセットの車軸２よりも低速で回転するのを防ぐ。この場合、第１出力プレート４は、全体的または部分的に、出力伝達チェーン２３を駆動し、ひいては第２出力プレート２６も駆動する。電気系統のスイッチが切られた場合、および／またはアシストが無効化されて（ユーザまたは制御システムによって）最も低いパワートレイン１の速度比が選択された場合には、サイクリストの動力の全てが、第１出力プレート４を介して伝達チェーン２３に伝達される。したがって、変速機の残りの部分は負荷が軽減され、変速機は機械的に高効率である。

【0129】

第１出力プレート４はまた、サイクリストの瞬間トルクが特定の閾値を超過して第１モータがその最大トルクに到達した場合、動力の一部を伝達することもできる。こうしてペダルを踏んでいる期間、パワートレインの速度比の瞬間値は低下し、設定された速度比が低い場合、第１フリーホイール１６は、サイクリストの過剰なトルクを伝達チェーン２３に伝達する第１出力プレート４を起動および駆動してもよい。第１出力プレート４および第１フリーホイール１６の相互作用により、パワートレインの速度比が１未満の値に到達するのを防ぐ。

【0130】

換言すると、本発明は、ペダル車両用パワートレイン１に関する。パワートレイン１は、第１回転軸３０を有するクランクセット車軸２および第１出力プレート４を含む。第１出力プレート４は、ペダル車両の後輪を駆動するように、伝達チェーンまたはベルト２３に結合される。クランクセット車軸２と伝達チェーンまたはベルト２３との間の結合は、第２回転軸３１の周りで回転する遊星歯車装置を介している。クランクセット車軸２は、クランクセット車軸２が通常のペダリング方向に回転するときに第１出力プレート４がクランクセット車軸２よりも低速で回転するのを防ぐように配置された第１フリーホイール１６によって、第１出力プレート４にさらに結合されている。

【0131】

本発明は、純粋に例示的であって、限定的であると見なされるべきではない、特定の実施形態に関して説明されてきた。一般に、本発明は、上記で図示および／または説明された例に限定されるものではない。動詞「～からなる（ｃｏｎｓｉｓｔ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ」」、「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」またはその他いずれかの変形ならびにこれらの活用形の使用は、言及されたもの以外の要素の存在を決して除外するものではない。要素を紹介するための不定冠詞「ａｎ」、「ａ」、または定冠詞「ｔｈｅ」の使用は、そのような要素が複数存在することを除外するものではない。請求項中の参照番号は、その範囲を限定するものではない。

【符号の説明】

【0132】

１ パワートレイン
２ クランクセット車軸
４ 第１出力プレート
５ 遊星歯車装置の太陽歯車
６ 遊星歯車装置の遊星キャリア
９ 遊星歯車装置のリング歯車
１６ 第１フリーホイール
１７ 第２フリーホイール
２１ 変形可能な伝達要素としてのノッチ付きベルト（シフトダウンベルト）
２３ 出力伝達チェーンまたはベルト
２６ 第２出力プレート
３０ 第１回転軸
３１ 第２回転軸
４０ 第１モータ
５０ 第２モータ

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】