JP2021062690A - 駆動ユニットおよび電動補助自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】ペダルクランク軸のがたつきが抑制された駆動ユニットおよび電動補助自転車を提供する。【解決手段】本発明のある実施形態に係る駆動ユニット（２０）は、第１ベアリング（３８Ｌ）のハウジング（２１）に対するスラスト方向の移動を規制する移動規制構造を有している。第１ベアリング（３８Ｌ）の第１端面（３８２ｃ）は、第２端面（３８２ｄ）よりも左右方向において外側に位置している。ハウジング（２１）は、第１ベアリング（３８Ｌ）の第１端面（３８２ｃ）に当接する当接部（２１１ａ）と、当接部（２１１ａ）よりも左右方向において内側に位置する溝（２１１ｂ）とを有している。移動規制構造は、溝（２１１ｂ）に嵌った弾性部材（７０）と、ハウジング（２１）の当接部（２１１ａ）および溝（２１１ｂ）とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、電動補助自転車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自転車にも関する。

自転車は、手軽に利用できる交通手段として、老若男女を問わず、広く普及している。近年、乗員のペダル踏力を電動モータの駆動力でアシストする電動補助自転車の普及が進んでいる。電動補助自転車は、例えば特許文献１に開示されている。

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。

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。ペダルクランク軸は、ハウジング内で一対のベアリング（軸受）によって回転可能に支持されている。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。

特開２０１４−１９６０８０号公報

ペダルクランク軸は、電動補助自転車ではない一般的な自転車においても用いられる部材である。一般的な自転車では、様々な手法によりペダルクランク軸の軸方向の隙間をなくしてペダルクランク軸のがたつきを抑えている。例えば、ペダルクランク軸をねじ固定で軸方向に締め上げる構造や、ナットを用いて隙間をなくす構造などが知られている。ペダルクランク軸の軸方向は「スラスト方向」とも呼ばれる。

電動補助自転車の駆動ユニットでは、ペダルクランク軸への左右のスラスト荷重を、両側のベアリングで受けている。ペダルクランク軸と同軸にワンウェイクラッチが配置されており、ワンウェイクラッチを構成する部材同士を相対的に回転させる（つまり複数の機械部品の摺動を許容する）ための隙間（遊び）がスラスト方向に必要である。

しかしながら、一般的な自転車に乗り慣れたユーザーは、そのような隙間に起因するペダルクランク軸のスラスト方向の移動をがたつきとして認識する。本来動かないはずの部分が動くので、ユーザーは異常（緩み）と判断してしまう場合がある。

本発明は、ペダルクランク軸のがたつきが抑制された駆動ユニット、およびその駆動ユニットを備えた電動補助自転車を提供する。

本発明のある実施形態に係る駆動ユニットは、電動補助自転車の車体フレームに取り付けられ、車輪に伝達される駆動力を発生させる駆動ユニットであって、ハウジングと、前記ハウジングに固定された電動モータと、前記ハウジングを前記電動補助自転車の左右方向に貫通して配置されるペダルクランク軸と、それぞれが内輪および外輪を含み、前記ハウジング内で前記ペダルクランク軸を回転可能に支持する一対のベアリングと備え、前記一対のベアリングは、前記ペダルクランク軸の軸方向であるスラスト方向における一側に配置された第１ベアリングおよび他側に配置された第２ベアリングであり、前記第１ベアリングは、前記ペダルクランク軸に対して前記スラスト方向に移動しないように設けられており、前記駆動ユニットは、前記第１ベアリングの前記ハウジングに対する前記スラスト方向の移動を規制する移動規制構造を更に有しており、前記第１ベアリングの前記外輪は、内周面と、外周面と、前記内周面および前記外周面を互いに接続する第１端面および第２端面とを有し、前記第１端面は、前記第２端面よりも前記電動補助自転車の左右方向において外側に位置しており、前記ハウジングは、前記第１ベアリングの前記外輪の前記第１端面に当接する当接部と、前記当接部よりも前記左右方向において内側に位置する溝とを有しており、前記移動規制構造は、前記溝に嵌った弾性部材と、前記ハウジングの前記当接部および前記溝とを含む。

これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸のがたつきを抑制することが可能になる。

ある実施形態において、前記弾性部材は、前記外輪の前記第２端面と前記溝の壁部とに押圧されて弾性的に変形し、前記外輪を前記第２端面の側から前記第１端面の側に付勢していてもよい。

外部からペダルクランク軸に加わる荷重が、弾性部材が外輪を押す力よりも小さい場合は、ペダルクランク軸はスラスト方向には動かない。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸のがたつきを抑制することができる。

ある実施形態において、前記ペダルクランク軸は、前記ハウジング内において前記スラスト方向に所定範囲内の距離だけ移動可能であり、前記溝に嵌った前記弾性部材が前記スラスト方向に弾性変形可能な長さは、前記距離よりも長くてもよい。

外部からペダルクランク軸に加わるスラスト方向の荷重が溝の壁部に集中すると、壁部が受ける負担が大きくなる。本発明のある実施形態において、弾性部材が第１ベアリングに印加する与圧よりも、ペダルクランク軸に加わる荷重が大きくなると、ペダルクランク軸はスラスト方向に移動する。ペダルクランク軸が移動すると、第２ベアリングの外輪が第２ケースの第２当接部に当接する。これにより、外部からの荷重の一部は、第２ケースの第２当接部にも加わるようになる。溝の壁部以外の部分でも荷重を受けることで、大きな荷重が掛かったとしてもその荷重を分散させることができ、溝の壁部が受ける負担を低減させることができる。

ペダルクランク軸は、ハウジング内においてスラスト方向に所定範囲内の距離Ｄ１だけ移動可能である。溝に嵌った弾性部材がスラスト方向に弾性変形可能な長さＤ２は、その距離Ｄ１よりも長い。ペダルクランク軸がその最大距離Ｄ１移動した状態において、弾性部材は、そこからさらに弾性変形可能な余裕を残している。これにより、第２ベアリングの外輪を第２ケースの第２当接部に確実に当接させることができ、外部からの荷重の一部を第２当接部に加えることができる。

ある実施形態において、前記第１ベアリングの前記内輪は、前記ペダルクランク軸に圧入されていてもよい。

第１ベアリングのスラスト方向への移動が規制されていることにより、ペダルクランク軸のスラスト方向への移動を規制することができる。

ある実施形態において、前記弾性変形可能な長さの弾性変形をしているときに前記弾性部材が前記第１ベアリングの前記外輪に印加する弾性力は、前記内輪が前記ペダルクランク軸から外れる力よりも小さくてもよい。

これにより、第１ベアリングの内輪がペダルクランク軸から外れることを抑制できる。

ある実施形態において、前記弾性部材はウェーブスプリングであってもよい。

ウェーブスプリングにより第１ベアリングの移動が規制されることにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸のがたつきを抑制することができる。

ある実施形態において、前記ウェーブスプリングは、Ｃリング形状を有していてもよい。

これにより、ウェーブスプリングが弾性変形するときに、ウェーブスプリングが外周側に膨らむことを抑制できる。また、駆動ユニットを組み立てるときに、ウェーブスプリングを所望の位置に配置しやすくすることができる。例えば、溝の壁部を乗り越えて、溝にウェーブスプリングを配置することが容易となる。

ある実施形態において、前記溝は、前記ウェーブスプリングの外周を受け入れるリング形状を有していてもよい。

これにより、ウェーブスプリングを所望の位置に配置することができる。ウェーブスプリングの弾性変形に必要な隙間を確保することができる。

ある実施形態において、前記第１ベアリングの前記外輪は、前記ハウジングに対して摺動可能であってもよい。

第１ベアリングが摺動可能であることにより、荷重に応じてウェーブスプリングを弾性変形させることができる。

ある実施形態において、前記ペダルクランク軸には径方向に延びる突出部が設けられており、前記第１ベアリングの前記内輪は、内周面と、外周面と、前記内輪の前記内周面および前記外周面を互いに接続する第３端面および第４端面とを有し、前記第４端面は、前記第３端面よりも前記電動補助自転車の左右方向において内側に位置しており、前記ペダルクランク軸の突出部は、前記内輪の前記第４端面に当接していてもよい。

ペダルクランク軸の突出部が第４端面に当接することにより、第４端面の側から第３端面の側へ向かう方向のペダルクランク軸の移動を抑制することができる。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸のがたつきを抑制することができる。

本発明のある実施形態に係る電動補助自転車は、上記のいずれかに記載の駆動ユニットを備える。

これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸のがたつきが抑制された電動補助自転車を実現することができる。

本発明の実施形態に係る駆動ユニットは、第１ベアリングの外輪に当接する当接部と、当接部よりも内側に位置する溝と、溝に嵌った弾性部材とを備える。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸のがたつきを抑制することが可能になる。

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。 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。 本発明の実施形態に係る駆動ユニット２０の第１ベアリング３８Ｌ近傍を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態に係るハウジング２１の第１ケース２１１、第１ベアリング３８Ｌ、弾性部材７０を互いに分離した状態で示す断面図である。 本発明の実施形態に係る弾性部材７０の形状の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るペダルクランク軸２２がハウジング２１内においてスラスト方向に移動可能な距離を説明する図である。 本発明の実施形態に係るペダルクランク軸２２がハウジング２１内においてスラスト方向に移動可能な距離を説明する図である。 本発明の実施形態に係る弾性部材７０がスラスト方向に弾性変形可能な長さを説明する図である。 本発明の実施形態に係る溝２１１ｂのスラスト方向の幅Ｗおよび弾性部材７０の厚さｔを示す図である。 本発明の実施形態に係るペダルクランク軸２２に外部から加わるスラスト方向の荷重と、ペダルクランク軸２２の移動量との関係を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係るペダルクランク軸２２に設けられた突出部２２ａを示す図である。

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自転車を説明する。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、電動補助自転車のサドル（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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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（アクスル）２３、減速機２４および電動モータ２５を備える。

まず、本実施形態に係るハウジング２１の構成を説明する。

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および内蓋２１３を含む。第１ケース２１１、第２ケース２１２および内蓋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。

第２ケース２１２は、第１ケース２１１に対して、左右方向で右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。

内蓋２１３は、第１ケース２１１の電動モータ２５を収容する凹部を塞ぐようにして、左右方向で右側から重ね合わせられる。内蓋２１３は、第１ケース２１１に対して、複数の締結具により固定される。第１ケース２１１の左部分と内蓋２１３との間には、第１ケース２１１と内蓋２１３とで覆われた空間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。

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。

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ている。つまり、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１は、左右方向に延びている。中心軸線ＣＬ１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ＲＣ１となる。ペダルクランク軸２２は、中心軸線ＣＬ１周りでハウジング２１に対して回転する。

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。一対のベアリング３８Ｌおよび３８Ｒの一方は、スラスト方向における一側（ここでは左側）に配置されており、以下では「第１ベアリング」と呼ぶ。一対のベアリング３８Ｌおよび３８Ｒの他方は、スラスト方向における他側（ここでは右側）に配置されており、以下では「第２ベアリング」と呼ぶ。

第１ベアリング３８Ｌは、内輪３８１、外輪３８２および転動体３８３を含む転がり軸受である。第１ベアリング３８Ｌは、ペダルクランク軸２２に対してスラスト方向に移動しないように設けられている。図２に示す例では、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、ペダルクランク軸２２に圧入されている。第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、弾性部材７０によって左方向に付勢されている。

第２ベアリング３８Ｒは、内輪３８４、外輪３８５および転動体３８６を含む転がり軸受である。第２ベアリング３８Ｒは、後述するワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２および滑り軸受４０を介してペダルクランク軸２２を回転可能に支持する。

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（不図示）が取り付けられる。クランクアームには、ペダル（不図示）が取り付けられる。

次に、本実施形態に係る電動モータ２５および減速機２４の構成を説明する。

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。

ステータ２５１は、コイル２５１１が巻き回されたボビン２５１２を複数（例えば１４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。

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２５Ｂが埋め込まれている。これらのバスバー２５Ｂ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２５Ｂ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。

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ＣＬ２は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１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ＣＬ２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ＲＣ２となる。

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。本実施形態では、Ｎ極およびＳ極それぞれの数は、例えば７個である。

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。

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ＣＬ２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、第１ケース２１１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、内蓋２１３に固定されている。出力軸２５２２は内蓋２１３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。

減速機２４は、ハウジング２１に収容されている。具体的には、減速機２４は、空間２１４内に配置されている。減速機２４は、伝達軸２４１、第１伝達歯車２４２および第２伝達歯車２４３を有する。伝達軸２４１は歯車回転軸である。

伝達軸２４１は、ハウジング２１内に配置される。伝達軸２４１の中心軸線ＣＬ３は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１と平行である。つまり、伝達軸２４１は、ペダルクランク軸２２の中心軸線ＣＬ１に対して平行に延びる。中心軸線ＣＬ３は、伝達軸２４１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２４１の回転中心軸ＲＣ３となる。

伝達軸２４１は、２つのベアリング４４Ｌおよび４４Ｒ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４４Ｌは、内蓋２１３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。

第１伝達歯車２４２は、例えば樹脂材料から形成されている。第１伝達歯車２４２は、伝達軸２４１に配置される。第１伝達歯車２４２は、伝達軸２４１の軸方向で軸受４４Ｒよりも軸受４４Ｌの近くに配置される。第１伝達歯車２４２は、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２４２に伝達される。ここで、第１伝達歯車２４２と伝達軸２４１との間には、ワンウェイクラッチ２４４が配置される。これにより、出力歯車２５２Ａの前転方向の回転力は、第１伝達歯車２４２を介して伝達軸２４１に伝達されるが、出力歯車２５２Ａの後転方向の回転力は、伝達軸２４１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。第１伝達歯車２４２は、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２４２は、出力歯車２５２Ａよりも減速される。

第２伝達歯車２４３は、金属材料（例えば鉄）から形成されている。第２伝達歯車２４３は、伝達軸２４１に配置される。第２伝達歯車２４３は、伝達軸２４１の軸方向で第１伝達歯車２４２と異なる位置に配置される。本実施形態では、伝達軸２４１と第２伝達歯車２４３とは一体に形成されている。第２伝達歯車２４３は伝達軸２４１とともに回転する。なお、第２伝達歯車２４３は、セレーション結合（または圧入）により、伝達軸２４１に固定されていてもよい。

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。

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。

連結軸２３１の左端部（一端部）２３１Ｌ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。

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、第１ケース２１１に支持されている。

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、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。

トルク検出装置２３２は、取付軸部２３２１、コイル２３２２、検出素子２３２３およびシールド２３２４を含む。

取付軸部２３２１は、連結軸２３１の外周面に取り付けられており、連結軸２３１に対して、相対的に回転可能である。コイル２３２２は、取付軸部２３２１の外周面に配置されている。コイル２３２２には、所定の電圧が印加される。検出素子２３２３は、連結軸２３１の歪みに起因するコイル２３２２の電圧変化を検出する。これにより、連結軸２３１に発生するトルク、つまり、連結軸２３１と一体的に回転するペダルクランク軸２２に発生するトルクを検出する。シールド２３２４は、外部磁場に起因して検出素子２３２３の検出精度が低下するのを防ぐ。シールド２３２４は、連結軸２３１とともに回転しない。

次に、本実施形態に係るワンウェイクラッチ５０の構成を説明する。

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、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。

インナ部材５１は、円筒形状を有する。インナ部材５１の左端部（一端部）には、連結軸２３１の右端部（他端部）２３１Ｒ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の右端部２３１Ｒは、インナ部材５１の左端部に対して、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。

インナ部材５１の外周面にはリング磁石４６が固定されている。リング磁石４６は、ペダルクランク軸２２の軸方向から見て、基板４８の一部と重なる位置に配置されている。

リング磁石４６は、インナ部材５１とともに回転する。基板４８に設けられた検出素子を用いて、リング磁石４６の回転に伴う磁場の変化を検出することにより、ペダルクランク軸２２の回転を検出することができる。

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、すべり軸受４０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。

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、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。

アウタ部材５２は、第２ベアリング３８Ｒにより、ペダルクランク軸２２の中心軸線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。第２ベアリング３８Ｒは、その内輪３８４がワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２に圧入された状態で、その外輪３８５が第２ケース２１２にすきまばめされている。

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、支持部材３３（図１）を介して、駆動スプロケット３４（図１）が取り付けられる。

アウタ部材５２は、歯車２３３３を有する。歯車２３３３は、減速機２４が有する第２伝達歯車２４３と噛み合っている。歯車２３３３は、第２伝達歯車２４３よりも大径であって、且つ、第２伝達歯車２４３よりも多い歯を有する。つまり、歯車２３３３の回転速度は、第２伝達歯車２４３の回転速度よりも遅くなる。

アウタ部材５２は、連結軸２３１の他端部２３１Ｒに伝達された人力（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、歯車２３３３を介して入力される補助駆動力との合力を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、回転軸２３に含まれる。

本実施形態の駆動ユニット２０は、ペダルクランク軸２２のスラスト方向のがたつきを抑制することが可能な構造を有する。具体的には、駆動ユニット２０は、ハウジング２１に対する第１ベアリング３８Ｌのスラスト方向の移動を規制する移動規制構造を備える。第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１はペダルクランク軸２２に圧入されているため、第１ベアリング３８Ｌとペダルクランク軸２２とは一体となって移動する。第１ベアリング３８Ｌの移動を規制することにより、ハウジング２１に対するペダルクランク軸２２のスラスト方向の移動を規制することができる。

本実施形態において「移動を規制する」とは、ペダルクランク軸２２および第１ベアリング３８Ｌのスラスト方向の移動を完全に止めることを意味していない。本実施形態の移動規制構造は、ペダルクランク軸２２に外部から加わる荷重が所定の大きさ未満の場合は、スラスト方向の移動を完全に止める。一方で、荷重が所定の大きさ以上になった場合は、その荷重の大きさに応じてペダルクランク軸２２および第１ベアリング３８Ｌをスラスト方向に移動させ、ハウジング２１内で荷重を分散させる。

以下、図３から図１１を参照しながら、駆動ユニット２０が備える移動規制構造の詳細を説明する。

まず、図３および図４を参照する。図３は、駆動ユニット２０の第１ベアリング３８Ｌ近傍を拡大して示す断面図である。図４は、ハウジング２１の第１ケース２１１、第１ベアリング３８Ｌ、弾性部材７０を互いに分離した状態で示す断面図である。

上述したように、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、ペダルクランク軸２２に圧入されている。内輪３８１がペダルクランク軸２２に圧入された状態で、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、第１ケース２１１にすきまばめされている。第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、第１ケース２１１に対して摺動可能である。

図４に示すように、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、内周面３８２ａと、外周面３８２ｂと、内周面３８２ａおよび外周面３８２ｂを互いに接続する一対の端面３８２ｃおよび３８２ｄとを有する。ここでは、端面３８２ｃを「第１端面」と呼び、端面３８２ｄを「第２端面」と呼ぶ。第１端面３８２ｃは、第２端面３８２ｄよりも左右方向において外側に位置している。

第１ケース２１１は、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２の第１端面３８２ｃに当接する第１当接部２１１ａを含む。第１当接部２１１ａは、リング形状を有している。

左右方向において第１ケース２１１の当接部２１１ａよりも内側の位置には、溝２１１ｂが形成されている。溝２１１ｂは、リング状の凹形状を有する。溝２１１ｂには、弾性部材７０が嵌っている。本実施形態において、「弾性部材７０が溝２１１ｂに嵌っている」とは、弾性部材７０の全部が溝２１１ｂの内部（図４にハッチングで示す部分）に位置することではなく、弾性部材７０の一部は溝２１１ｂの内部に位置しているが、別の一部は溝２１１ｂの外部に位置していることを意味する。弾性部材７０の溝２１１ｂ外部に位置する部分は、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２と当接している。弾性部材７０は、例えば金属材料から形成されている。金属材料としては、例えば炭素工具鋼やばね用冷間圧延鋼を用いることができる。

ここで、弾性部材７０の形状の一例を説明する。図５は、弾性部材７０の形状の一例を示す図である。本実施形態の弾性部材７０は、例えばウェーブスプリングである。図５の左側は、正面視における弾性部材７０の形状を示している。図５の右側は、側面視における弾性部材７０の形状を示している。

ウェーブスプリングは、正面視における形状が閉じたリング形状または一部が解放されたＣリング形状を有し、スラスト方向に弾性変形する弾性体である。側面視における形状は、波を描くように曲がっている。ウェーブスプリングを、波ワッシャと呼んでもよい。波の個数は、１個であってもよいし複数個であってもよい。図５に示す例では、弾性部材７０は、Ｃリング形状のウェーブスプリングである。図５に示す例では、ウェーブスプリングは、スプリングの両端部が互いに離れたＣリング形状を有しているが、両端部が互いに重なっているオバーラップ型のウェーブスプリングが用いられてもよい。

再び図３および図４を参照して、溝２１１ｂは、弾性部材７０の外周部が嵌るリング形状を有している。溝２１１ｂの左右方向における内側（溝２１１ｂの右側）には、溝２１１ｂを構成する壁部２１１ｃが位置している。弾性部材７０の外周部は、壁部２１１ｃに当接している。弾性部材７０は、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２の第２端面３８２ｄにも当接している（図８）。左右方向における第１ベアリング３８Ｌの第２端面３８２ｄと壁部２１１ｃとの間の長さＬ１（図３）は、左右方向における弾性部材７０の自由高さｈ１（図５）よりも小さい。自由高さは、弾性部材７０に荷重をかけていない状態での弾性部材７０の高さのことである。

本実施形態の移動規制構造は、溝２１１ｂに外周部が嵌った弾性部材７０と、ハウジング２１の当接部２１１ａおよび溝２１１ｂとを含む。

弾性部材７０は、第１ベアリング３８Ｌの第２端面３８２ｄと壁部２１１ｃとに押圧されて弾性的に変形し、外輪３８２を第２端面３８２ｄの側から第１端面３８２ｃの側に付勢している。すなわち、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２には、弾性部材７０により与圧が与えられている。

電動補助自転車１０の外部からペダルクランク軸２２に加わるスラスト方向の荷重が、弾性部材７０が外輪３８２を押す力（与圧）よりも小さい場合は、ペダルクランク軸２２はスラスト方向には動かない。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきを抑制することができる。

本実施形態では、上述した移動規制構造によって、第１ベアリング３８Ｌの、ハウジング２１に対するスラスト方向の移動が抑制される。第１ベアリング３８Ｌは、ペダルクランク軸２２に対してスラスト方向に移動しないように設けられている。例えば、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１はペダルクランク軸２２に圧入されている。移動規制構造によって第１ベアリング３８Ｌの移動が抑制されることにより、ペダルクランク軸２２の、ハウジング２１に対するスラスト方向の移動が抑制される。

また、第１ベアリング３８Ｌの移動の抑制は、ハウジング２１の第１当接部２１１ａと、弾性部材７０とが第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２を挟み込むことによって行われる。言い換えると、移動規制構造は、ハウジング２１の第１当接部２１１ａおよび弾性部材７０が配置されている領域において完結している。そのため、弾性部材７０よりも内側（右側）に位置する領域においては、ペダルクランク軸２２と同軸に配置される部品同士を相対的に回転させるための隙間を確保することができる。例えば、ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１とアウタ部材５２とを相対的に回転させるための隙間を確保することができる。

また、弾性部材７０がＣリング形状のウェーブスプリングである場合、ウェーブスプリングが弾性変形するときに、ウェーブスプリングが外周側に膨らむことを抑制できる。また、駆動ユニット２０を組み立てるときに、ウェーブスプリングを所望の位置に配置しやすくすることができる。例えば、溝２１１ｂの壁部２１１ｃを乗り越えて、溝２１１ｂにウェーブスプリングを配置することが容易となる。

次に、外部からペダルクランク軸２２に加わる荷重が大きいときのペダルクランク軸２２の移動について説明する。ペダルクランク軸２２に加わるスラスト方向の荷重が、弾性部材７０が外輪３８２に印加する与圧よりも大きくなると、ペダルクランク軸２２はスラスト方向に移動する。

まず、ペダルクランク軸２２がハウジング２１内においてスラスト方向に移動可能な距離を説明する。図６および図７は、ペダルクランク軸２２がハウジング２１内においてスラスト方向に移動可能な距離を説明する図である。

上述したように、電動補助自転車１０の駆動ユニット２０では、ペダルクランク軸２２と同軸にワンウェイクラッチ５０が配置されており、ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１とアウタ部材５２とを相対的に回転させるための隙間（遊び）がスラスト方向に必要である。

図６は、ペダルクランク軸２２およびペダルクランク軸２２に設けられる各部材のそれぞれが左方向に最も移動した状態を示す図である。図７は、ペダルクランク軸２２およびペダルクランク軸２２に設けられる各部材のそれぞれが右方向に最も移動した状態を示す図である。

図２を参照しながら上述したように、第２ベアリング３８Ｒの内輪３８４は、ワンウェイクラッチ５０のアウタ部材５２に圧入されている。内輪３８４がアウタ部材５２に圧入された状態で、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５は、第２ケース２１２にすきまばめされている。第２ケース２１２は、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５に当接する第２当接部２１２ａを含む。第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５は、第２ケース２１２に対して摺動可能である、
図６に示す状態では、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５と、第２ケース２１２の第２当接部２１２ａとの間に隙間３８７が形成されている。第１ベアリング３８Ｌの第１端面３８２ｃは、第１ケース２１１の第１当接部２１１ａに当接している。

ペダルクランク軸２２に加わるスラスト方向の荷重が、弾性部材７０が外輪３８２に印加する与圧よりも大きくなると、ペダルクランク軸２２はスラスト方向に移動する。ペダルクランク軸２２のスラスト方向の移動と並行して、第１ベアリング３８Ｌの第１端面３８２ｃは、第１ケース２１１の第１当接部２１１ａから離れる。第１端面３８２ｃと第１当接部２１１ａとの間には隙間３８８が形成される。荷重が大きいほど、ペダルクランク軸２２の移動量は大きくなり、やがて図７に示すような各部材のそれぞれが右方向に最も移動した状態となる。この状態における隙間３８７のスラスト方向の長さＤ１が、ペダルクランク軸２２がスラスト方向に移動可能な距離となる。図７に示す状態では、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５は、第２ケース２１２の第２当接部２１２ａに当接する。

図７に示す状態になると、外部からの荷重の一部は、ペダルクランク軸２２、ワンウェイクラッチ５０のインナ部材５１およびアウタ部材５２、第２ベアリング３８Ｒを介して、第２当接部２１２ａにも加わるようになる。溝２１１ｂの壁部２１１ｃ以外の部分でも荷重を受けることで、大きな荷重が掛かったとしてもその荷重を分散させることができる。これにより、溝２１１ｂの壁部２１１ｃが受ける負担を低減させることができる。

次に、駆動ユニット２０内において、弾性部材７０がスラスト方向に弾性変形可能な長さを説明する。図８は、弾性部材７０がスラスト方向に弾性変形可能な長さを説明する図である。図８に示す第１ベアリング３８Ｌは、ペダルクランク軸２２に取り付けられていない状態であるとする。図８の左側に示す状態では、第１ベアリング３８Ｌの第１端面３８２ｃは、第１ケース２１１の第１当接部２１１ａに当接している。

図８の左側に示す状態では、上述したように、弾性部材７０は、第１ベアリング３８Ｌの第２端面３８２ｄと壁部２１１ｃとに押圧されて弾性的に変形している。この弾性部材７０の変形により、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２には、弾性部材７０により与圧が与えられている。

図８の左側に示す状態から、第１ベアリング３８Ｌに右方向の荷重を加えると、第１ベアリング３８Ｌはスラスト方向に移動する。第１ベアリング３８Ｌの移動と共に弾性部材７０は弾性変形する。本実施形態の構造では、例えば、弾性部材７０の概ね全周が第１ベアリング３８Ｌの第２端面３８２ｄに当接するまで弾性部材７０が変形すると、弾性部材７０はそれ以上変形しない。図８の右側に示す状態は、この弾性部材７０が最も弾性変形した状態である。

図８の右側に示す状態のときの第１端面３８２ｃと第１当接部２１１ａとの間の距離をＤ２とする。この距離Ｄ２は、図８の左側に示す状態から図８の右側に示す状態に達するまでに弾性部材７０がスラスト方向に弾性変形可能な距離に等しい。図９は、溝２１１ｂのスラスト方向の幅Ｗおよび弾性部材７０の厚さｔを示す図である。図８の右側に示す状態および図９を参照して、弾性部材７０が弾性変形可能な距離Ｄ２は、溝２１１ｂの幅Ｗと弾性部材７０の厚さｔとの差分に等しくなり得る。

ここで、ペダルクランク軸２２がスラスト方向に移動可能な距離Ｄ１（図７）と、弾性部材７０が弾性変形可能な距離Ｄ２（図８）との関係を示す。本実施形態では、距離Ｄ２は距離Ｄ１よりも長い。すなわち、ペダルクランク軸２２およびペダルクランク軸２２に設けられる各部材のそれぞれが右方向に最も移動した状態において、弾性部材７０は、そこからさらに弾性変形可能な余裕を残している。これにより、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５を第２ケース２１２の第２当接部２１２ａに確実に当接させることができ、外部からの荷重の一部を第２当接部２１２ａに加えることができる。

仮に、距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも短かった場合、荷重が第２ベアリング３８Ｒを介して第２当接部２１２ａに加わる前に、ペダルクランク軸２２の移動が止まることになる。そうすると、第２当接部２１２ａで荷重を受けることができず、荷重を分散させることができなくなる。本実施形態では、距離Ｄ２は距離Ｄ１よりも長いため、外部からの荷重の一部を確実に第２当接部２１２ａに加えることができ、荷重を分散させることができる。

図１０は、外部からペダルクランク軸２２に加わるスラスト方向の荷重と、ペダルクランク軸２２の移動量との関係を模式的に示す図である。図１０の縦軸は、外部からペダルクランク軸２２に加わるスラスト方向の荷重を示している。横軸は、ペダルクランク軸２２の移動量を示している。

外部からペダルクランク軸２２に加わる荷重の大きさがＦ１を超えると、弾性部材７０は変形し始める。荷重Ｆ１は、弾性部材７０が第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２に印加する与圧に等しい。図７を参照しながら説明したように、ペダルクランク軸２２の移動量がＤ１に達すると、ペダルクランク軸２２はこれ以上移動しない。移動量がＤ１に達したときの荷重Ｆ２以上の荷重がペダルクランク軸２２に加わると、その荷重の一部は第２ケース２１２の第２当接部２１２ａに加わり、荷重は分散される。これにより、溝２１１ｂの壁部２１１ｃが受ける負担を低減させることができる。

上述したように、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、ペダルクランク軸２２に圧入されている。圧入された第１ベアリング３８Ｌをペダルクランク軸２２から外すために必要な力Ｆ３は、荷重Ｆ１およびＦ２よりも大きい。弾性変形可能な長さの弾性変形をしているときに弾性部材７０が第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２に印加する弾性力は、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１がペダルクランク軸２２から外れる力よりも小さい。これにより、ペダルクランク軸２２の移動量がＤ１に達する前に、第１ベアリング３８Ｌがペダルクランク軸２２から外れることが防止される。

ペダルクランク軸２２の移動量がＤ１に達した後、荷重のうちのＦ２よりも大きい部分は、第２ケース２１２の第２当接部２１２ａで受けるようになる。ペダルクランク軸２２に力Ｆ３以上の荷重が加わったとしても、ペダルクランク軸２２と第１ベアリング３８Ｌとの圧入部に掛かる荷重はＦ２を超えない。これにより、ペダルクランク軸２２に力Ｆ３以上の荷重が加わった場合でも、第１ベアリング３８Ｌがペダルクランク軸２２から外れることが防止される。

次に、ペダルクランク軸２２に設けられた突出部を説明する。図１１は、ペダルクランク軸２２に設けられた突出部２２ａを示す図である。図１１に示すように、ペダルクランク軸２２から径方向に延びている。突出部２２ａは、例えば、ペダルクランク軸２２と一体に形成されていてもよい。また、突出部２２ａは、例えば、ペダルクランク軸２２に取り付けられたサークリップおよびワッシャにより実現されてもよい。

第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、内周面３８１ａと、外周面３８１ｂと、内周面３８１ａおよび外周面３８１ｂを互いに接続する第３端面３８１ｃおよび第４端面３８１ｄとを有する。第４端面３８１ｄは、第３端面３８１ｃよりも電動補助自転車１０の左右方向において内側に位置している。

図３および図１１を参照して、ペダルクランク軸２２の突出部２２ａは、第４端面３８１ｄに当接している。突出部２２ａが第４端面３８１ｄに当接することにより、第４端面３８１ｄの側から第３端面３８１ｃの側へ向かう方向のペダルクランク軸２２の移動を抑制することができる。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきをさらに抑制することができる。

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。

上述した実施形態では、人力および電動モータ２５の補助力がペダルクランク軸２２と同軸で回転する部品で合成されるタイプ（クランク合力型）の駆動ユニットを例示したが、本発明はそれに限定されない。本発明は、チェーンで人力および補助力が合成されるタイプ（チェーン合力型）の駆動ユニットにも好適に用いることができる。チェーン合力型の場合、アウタ部材５２は、電動モータ２５の補助駆動力を受けるための歯車２３３３を有していない。

上述した実施形態では、ハウジング２１の第１ケース２１１（図２）に形成された凹部に電動モータ２５が収容されていたが、ハウジング２１の構造はこれに限定されない。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がハウジング２１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。

上述した実施形態では、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、第１ケース２１１にすきまばめされていたが、外輪３８２は第１ケース２１１に圧入されていてもよい。外輪３８２が第１ケース２１１から外れるのに必要な力よりも、外部からの荷重が小さい場合、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきを抑制することができる。

上述した実施形態では、第１ベアリング３８Ｌは、ペダルクランク軸２２に圧入されていたが、ベアリング３８Ｌは、接着またはサークリップ等によりペダルクランク軸２２に固定されていてもよい。

以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。

本発明のある実施形態に係る駆動ユニット２０は、電動補助自転車１０の車体フレームに取り付けられ、車輪に伝達される駆動力を発生させる駆動ユニット２０である。駆動ユニット２０は、ハウジング２１と、ハウジング２１に固定された電動モータ２５と、ハウジング２１を電動補助自転車１０の左右方向に貫通して配置されるペダルクランク軸２２と、それぞれが内輪および外輪を含み、ハウジング２１内でペダルクランク軸２２を回転可能に支持する一対のベアリングとを備える。一対のベアリングは、ペダルクランク軸２２の軸方向であるスラスト方向における一側に配置された第１ベアリング３８Ｌおよび他側に配置された第２ベアリング３８Ｒである。第１ベアリング３８Ｌは、ペダルクランク軸２２に対してスラスト方向に移動しないように設けられている。駆動ユニット２０は、第１ベアリング３８Ｌのハウジング２１に対するスラスト方向の移動を規制する移動規制構造を更に有している。第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、内周面３８２ａと、外周面３８２ｂと、内周面３８２ａおよび外周面３８２ｂを互いに接続する第１端面３８２ｃおよび第２端面３８２ｄとを有する。第１端面３８２ｃは、第２端面３８２ｄよりも電動補助自転車１０の左右方向において外側に位置している。ハウジング２１は、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２の第１端面３８２ｃに当接する当接部２１１ａと、当接部２１１ａよりも左右方向において内側に位置する溝２１１ｂとを有している。移動規制構造は、溝２１１ｂに嵌った弾性部材７０と、ハウジング２１の当接部２１１ａおよび溝２１１ｂとを含む。

これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきを抑制することが可能になる。

ある実施形態において、弾性部材７０は、外輪３８２の第２端面３８２ｄと溝２１１ｂの壁部２１１ｃとに押圧されて弾性的に変形し、外輪３８２を第２端面３８２ｄの側から第１端面３８２ｃの側に付勢していてもよい。

外部からペダルクランク軸２２に加わる荷重が、弾性部材７０が外輪３８２を押す力よりも小さい場合は、ペダルクランク軸２２はスラスト方向には動かない。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきを抑制することができる。

ある実施形態において、ペダルクランク軸２２は、ハウジング２１内においてスラスト方向に所定範囲内の距離Ｄ１だけ移動可能であり、溝２１１ｂに嵌った弾性部材７０がスラスト方向に弾性変形可能な長さＤ２は、距離Ｄ１よりも長くてもよい。

外部からペダルクランク軸２２に加わるスラスト方向の荷重が溝２１１ｂの壁部２１１ｃに集中すると、壁部２１１ｃが受ける負担が大きくなる。本発明のある実施形態において、弾性部材７０が第１ベアリング３８Ｌに印加する与圧よりも、ペダルクランク軸２２に加わる荷重が大きくなると、ペダルクランク軸２２はスラスト方向に移動する。ペダルクランク軸２２が移動すると、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５が第２ケース２１２の第２当接部２１２ａに当接する。これにより、外部からの荷重の一部は、第２ケース２１２の第２当接部２１２ａにも加わるようになる。溝２１１ｂの壁部２１１ｃ以外の部分でも荷重を受けることで、大きな荷重が掛かったとしてもその荷重を分散させることができ、溝２１１ｂの壁部２１１ｃが受ける負担を低減させることができる。

ペダルクランク軸２２は、ハウジング２１内においてスラスト方向に所定範囲内の距離Ｄ１だけ移動可能である。溝２１１ｂに嵌った弾性部材７０がスラスト方向に弾性変形可能な長さＤ２は、その距離Ｄ１よりも長い。ペダルクランク軸２２がその最大距離Ｄ１移動した状態において、弾性部材７０は、そこからさらに弾性変形可能な余裕を残している。これにより、第２ベアリング３８Ｒの外輪３８５を第２ケース２１２の第２当接部２１２ａに確実に当接させることができ、外部からの荷重の一部を第２当接部２１２ａに加えることができる。

ある実施形態において、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、ペダルクランク軸２２に圧入されていてもよい。

第１ベアリング３８Ｌのスラスト方向への移動が規制されていることにより、ペダルクランク軸２２のスラスト方向への移動を規制することができる。

ある実施形態において、弾性変形可能な長さの弾性変形をしているときに弾性部材７０が第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２に印加する弾性力は、内輪３８１がペダルクランク軸２２から外れる力よりも小さくてもよい。

これにより、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１がペダルクランク軸２２から外れることを抑制できる。

ある実施形態において、弾性部材７０はウェーブスプリングであってもよい。

ウェーブスプリングにより第１ベアリング３８Ｌの移動が規制されることにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきを抑制することができる。

ある実施形態において、ウェーブスプリングは、Ｃリング形状を有していてもよい。

これにより、ウェーブスプリングが弾性変形するときに、ウェーブスプリングが外周側に膨らむことを抑制できる。また、駆動ユニット２０を組み立てるときに、ウェーブスプリングを所望の位置に配置しやすくすることができる。例えば、溝２１１ｂの壁部２１１ｃを乗り越えて、溝２１１ｂにウェーブスプリングを配置することが容易となる。

ある実施形態において、溝２１１ｂは、ウェーブスプリングの外周を受け入れるリング形状を有していてもよい。

これにより、ウェーブスプリングを所望の位置に配置することができる。ウェーブスプリングの弾性変形に必要な隙間を確保することができる。

ある実施形態において、第１ベアリング３８Ｌの外輪３８２は、ハウジング２１に対して摺動可能であってもよい。

第１ベアリング３８Ｌが摺動可能であることにより、荷重に応じてウェーブスプリングを弾性変形させることができる。

ある実施形態において、ペダルクランク軸２２には径方向に延びる突出部２２ａが設けられており、第１ベアリング３８Ｌの内輪３８１は、内周面３８１ａと、外周面３８１ｂと、内輪３８１の内周面３８１ａおよび外周面３８１ｂを互いに接続する第３端面３８１ｃおよび第４端面３８１ｄとを有し、第４端面３８１ｄは、第３端面３８１ｃよりも電動補助自転車１０の左右方向において内側に位置しており、ペダルクランク軸２２の突出部２２ａは、内輪の第４端面３８１ｄに当接していてもよい。

ペダルクランク軸２２の突出部２２ａが第４端面３８１ｄに当接することにより、第４端面３８１ｄの側から第３端面３８１ｃの側へ向かう方向のペダルクランク軸２２の移動を抑制することができる。これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきを抑制することができる。

本発明のある実施形態に係る電動補助自転車１０は、上記のいずれかに記載の駆動ユニット２０を備える。

これにより、スラスト方向におけるペダルクランク軸２２のがたつきが抑制された電動補助自転車１０を実現することができる。

本発明は、電動補助自転車および電動補助自転車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。

１０：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、 ２２ａ：突出部、 ２５：電動モータ、 ３４：駆動スプロケット、 ３８Ｌ：第１ベアリング、 ３８Ｒ：第２ベアリング、 ４０：滑り軸受、 ４８：基板、 ５０：ワンウェイクラッチ、 ５１：インナ部材、 ５２：アウタ部材、 ７０：弾性部材、 ２１１ａ：当接部、 ２１１ｂ：溝、 ２１１ｃ：壁部、 ２３１：連結軸、 ３８１：内輪、 ３８１ａ：内周面、 ３８１ｂ：外周面、 ３８１ｃ：第３端面、 ３８１ｄ：第４端面、 ３８２：外輪、 ３８２ａ：内周面、 ３８２ｂ：外周面、 ３８２ｃ：第１端面、 ３８２ｄ：第２端面

Claims (11)

1. 電動補助自転車の車体フレームに取り付けられ、車輪に伝達される駆動力を発生させる駆動ユニットであって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに固定された電動モータと、
   前記ハウジングを前記電動補助自転車の左右方向に貫通して配置されるペダルクランク軸と、
   それぞれが内輪および外輪を含み、前記ハウジング内で前記ペダルクランク軸を回転可能に支持する一対のベアリングと、
   を備え、
   前記一対のベアリングは、前記ペダルクランク軸の軸方向であるスラスト方向における一側に配置された第１ベアリングおよび他側に配置された第２ベアリングであり、
   前記第１ベアリングは、前記ペダルクランク軸に対して前記スラスト方向に移動しないように設けられており、
   前記駆動ユニットは、前記第１ベアリングの前記ハウジングに対する前記スラスト方向の移動を規制する移動規制構造を更に有しており、
   前記第１ベアリングの前記外輪は、内周面と、外周面と、前記内周面および前記外周面を互いに接続する第１端面および第２端面とを有し、前記第１端面は、前記第２端面よりも前記電動補助自転車の左右方向において外側に位置しており、
   前記ハウジングは、前記第１ベアリングの前記外輪の前記第１端面に当接する当接部と、前記当接部よりも前記左右方向において内側に位置する溝とを有しており、
   前記移動規制構造は、前記溝に嵌った弾性部材と、前記ハウジングの前記当接部および前記溝とを含む、駆動ユニット。
2. 前記弾性部材は、前記外輪の前記第２端面と前記溝の壁部とに押圧されて弾性的に変形し、前記外輪を前記第２端面の側から前記第１端面の側に付勢している、請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記ペダルクランク軸は、前記ハウジング内において前記スラスト方向に所定範囲内の距離だけ移動可能であり、
   前記溝に嵌った前記弾性部材が前記スラスト方向に弾性変形可能な長さは、前記距離よりも長い、請求項１または２に記載の駆動ユニット。
4. 前記第１ベアリングの前記内輪は、前記ペダルクランク軸に圧入されている、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニット。
5. 前記弾性変形可能な長さの弾性変形をしているときに前記弾性部材が前記第１ベアリングの前記外輪に印加する弾性力は、前記内輪が前記ペダルクランク軸から外れる力よりも小さい、請求項４に記載の駆動ユニット。
6. 前記弾性部材はウェーブスプリングである、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニット。
7. 前記ウェーブスプリングは、Ｃリング形状を有している、請求項６に記載の駆動ユニット。
8. 前記溝は、前記ウェーブスプリングの外周を受け入れるリング形状を有している、請求項６または７に記載の駆動ユニット。
9. 前記第１ベアリングの前記外輪は、前記ハウジングに対して摺動可能である、請求項１から８のいずれかに記載の駆動ユニット。
10. 前記ペダルクランク軸には径方向に延びる突出部が設けられており、
    前記第１ベアリングの前記内輪は、内周面と、外周面と、前記内輪の前記内周面および前記外周面を互いに接続する第３端面および第４端面とを有し、
    前記第４端面は、前記第３端面よりも前記電動補助自転車の左右方向において内側に位置しており、
    前記ペダルクランク軸の突出部は、前記内輪の前記第４端面に当接する、請求項１から９のいずれかに記載の駆動ユニット。
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自転車。

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