JPH1170890A - 電動自転車用駆動ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で安価であるとともに制御系も簡単な方
式で済む電動自転車用駆動ユニットを提供することを目
的とする。 【解決手段】 足踏みペダルのクランク軸３９と同軸の
モータ３１の出力軸を太陽ローラ軸とする遊星ローラ減
速器４０及びこの出力をさらに減速する２段歯車減速機
構５０を介してモータ３１のトルクを駆動側チェンスプ
ロケット４に伝達するとともに、このときのモータ３１
のトルクは一定の足踏みトルク値を越えたことを条件と
して駆動側チェンスプロケット４に伝達するようにした
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は電動自転車用駆動ユ
ニットに関し、特に補助駆動装置付自転車の駆動用電動
減速ユニット及び同ユニットに内蔵された足踏トルク検
出装置の部分に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】従来（特開昭５６−１４９２７７号公
報）における自転車用の補助動力として使われる電動モ
ータの配置と機能についての一例を図２４及び図２５に
よって説明する。後輪のハブ１には第１のフリーホイー
ル２と第２のフリーホイール３を取付け、第１のフリー
ホイール２には駆動側チエンスプロケット４との間に第
１のチエン５を懸架し、第２のフリーホイール３には駆
動用モータ６の出力軸に取付けたチエンスプロケット７
との間に第２のチエン８を懸架してある。 【０００３】また、第１のチエン５の途中には同チエン
５に掛かる張力の大きさを検出して電気量（例えば電気
抵抗又は電気容量の大きさ）に変換するためのトルク検
出器９を設け、搭乗者によってペダル１４、クランク１
５、駆動側チエンスプロケット４を介して伝逹される踏
込力に起因する第１のチエン５に掛かるテンションを、
トルク検出器９の回動軸の回動角度として検出すること
ができるように構成してある。 【０００４】発進時や加速時、あるいは登坂時などにお
いて、ペダル１４を踏み込むと、踏み力に応じた角度だ
けトルク検出器９が回転する。トルク検出器９が決めら
れた一定角度以上回転するとモータ６に電力が供給さ
れ、モータ６の出力軸に取付けられたチエンスプロケッ
ト７が回転し、第２のチエン８を介して第２のフリーホ
イール３を回転させ、後輪を駆動する。従って後輪は人
力とモータ６との両者の合成トルクにより駆動されるこ
とになる。 【０００５】このように、上述の補助動力装置では第２
のチエン８が動力装置の出力端に巻き掛かっているの
で、自転車の幅と比べ動力装置のはみ出し幅が大きくな
るばかりでなく、出力軸が片持ち支持となって撓み易く
左右のバランスが取り難いものであった。さらに、動力
装置が後輪寄りに置かれるため、後輪に過大の重量配分
となり、前輪が軽くなりすぎて自転車の操縦が不安定に
なりがちである。 【０００６】このため、前記のような課題を解決して、
軸（幅）方向がコンパクトで前後輪の重量配分も良好で
取り扱い易いものが求められ、この課題に対して種々の
提案がされている。例えば、特開平７−４０８７８号公
報等に、電動のパワーユニットをクランク軸と同軸に配
置し、電動モータをクランク軸より車体前方に配置して
自転車としての車体の重量配分のバランスを改善し、同
時にパワーユニット内に踏力トルクの検出手段、一方向
クラッチ等を収容したものが提案されている。ところ
が、この場合であっても重量及びコストの点で難があ
る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】補助動力装置付きの電
動自転車は入力による動力が主体であり、足踏みペダル
による通常の自転車の感覚が重視されるので、パワーユ
ニットはより軽量でより廉価であることが要望され、制
御系も簡単な方式であることを要求される。 【０００８】本発明は、上記従来技術に鑑み、軽量で安
価であるとともに制御系も簡単な方式で済む電動自転車
用駆動ユニットを提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。 【００１０】１） 足踏ペダルのクランク軸と同心の出
力軸をもつモータと、このモータの出力軸を太陽ローラ
とする遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の減
速軸回転をさらに減速する２段歯車減速機と、この２段
歯車減速機の動力伝達経路に介在している第１の一方向
クラッチと、前記２段歯車減速機の出力軸と噛み合う同
心の最終段の第１の歯車を有している駆動側チエンスプ
ロケットと、足踏ペダルのクランク軸に軸受を介して支
えられ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプロケ
ットに伝える第２の一方向クラッチを備え前記第１の歯
車と同じ噛合いピッチ径を有する第２の歯車と、前記第
１の歯車に備えられた弾性体とこれに係合する第２の歯
車の突出部材とにより構成され足踏トルクの大きさを弾
性体の変形に伴う角度変位で表す角度変位機構と、この
角度変位機構において発生した角度変位を検出する角度
変位検出機構とを有し、足踏トルクの大きさに対応して
電動駆動の出力トルクを制御するように構成したこと。 【００１１】２） １）に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、足踏トルクの大きさに対応して角度変
位を検出する角度変位機構は、第１の歯車の側面に複数
等分に配置した円周方向の突抜け長孔と、同長孔に収納
された複数の圧縮ばねと、同圧縮ばねに回転の一方向だ
けに係合している第２の歯車の突出部材とを有してお
り、足踏トルクに比例して前記圧縮ばねが短縮して両歯
車間の相対的な角度変位を表すように構成したものであ
ること。 【００１２】３） ２）に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、前記足踏トルクを角度変位に変換する
角度変位機構の第１の歯車の側面の円周方向の長孔に収
納された複数の圧縮ばねに初圧力を与え、足踏トルクが
小さい間は両歯車間の相対的な角度変位をしないように
してモータの加勢範囲を制限するように構成したこと。 【００１３】４） ２）又は３）に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車と第２の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、前記第
１及び第２の歯車にそれぞれ噛み合い、同軸上で回転す
る一対の歯車と、その双方の歯車の側面にそれぞれに固
設し環状の側面に複数等配分し対向して形成された凹山
形カムと、この凹山形カムを互いに押す方向に付勢され
た圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム面によって形成
される平行４辺形の中に挟んで置かれた複数のローラと
を有しており、両歯車の相対角度変位が生じたとき、向
かい合った凹山形カムがずれてローラがカムに乗り上が
ることにより、両歯車が軸方向に互いに離れるときの移
動距離を、滑り板とレバーにより取り出し、このときの
変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号とする
ように構成したこと。 【００１４】５） 足踏ペダルのクランク軸と同心の出
力軸を有するモータと、このモータの出力軸を太陽ロー
ラとする遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の
減速軸回転をさらに減速する２段歯車減速機と、この２
段歯車減速機の動力伝達経路に介在している第１の一方
向クラッチと、前記２段歯車減速機の出力軸と噛み合う
同心の最終段の第１の歯車を有している駆動側チエンス
プロケットと、足踏みペダルのクランク軸に軸受を介し
て支えられ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプ
ロケットに伝える第２の一方向クラッチを備え前記第１
の歯車と同じ噛合いピッチ径を有する第２の歯車と、前
記第１の歯車と噛み合う第３の歯車と前記第２の歯車に
噛み合う第４の歯車とが同軸上に配置され、足踏トルク
がこの２組の歯車を経由して伝達され、第３の歯車と第
４の歯車との間の伝達トルクにより軸方向に伝達トルク
に比例する変位が生じるように作用するトルク検出機構
とを有し、足踏トルクの大きさに対応して電動駆動の出
力トルクを制御するように構成したこと。 【００１５】６） ５）に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、第３の歯車と第４の歯車との間の伝達
トルクにより軸方向に伝達トルクに比例する変位が生じ
る機能を持つトルク検出機構は、双方の歯車の側面にそ
れぞれに固設し環状の側面に複数等配分し対向して形成
された凹山形カムと、この凹山形カムを互いに押す方向
に付勢された圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム面に
よって形成される平行４辺形の中に挟んで置かれた複数
ローラとを有しており、足踏トルクにより両歯車の相対
角度変位が生じたとき、向かい合った凹山形カムがずれ
てローラがカムに乗り上がることにより、両歯車が互い
に軸方向に離れるときの移動距離を、滑り板とレバーに
より取り出し、このときの変位量を変位検出計で測って
モータ出力制御信号とするように構成したこと。 【００１６】７） ６）に記載する電動自転車用駆動ユ
ニットにおいて、前記足踏トルク検出機構の対になった
凹山形カムを互いに押す方向に付勢された圧縮ばねに初
圧力を与え、足踏トルクが小さい間は両歯車間の相対的
な角度変位が生じないようにしてモータの加勢範囲を制
限するように構成したこと。 【００１７】８） １）〜３）に記載する電動自転車用
駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車と第２の歯車の
相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を軸
受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒軸部に複数のヘ
リカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前記第１の歯車に
噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第３の歯車と、前
記第２の歯車に噛み合いながら前記ヘリカル溝軸上で回
転方向、軸方向とも摺動自在に遊合しその遊合内筒の段
付き部の奥に前記ヘリカル溝軸のヘリカル溝と同数の軸
線と平行な行き止まり溝を配置した第４の歯車と、ヘリ
カル溝軸のヘリカル溝と第４の歯車の行き止まり溝とに
同時に係合するヘリカル溝と同数のボールと、同ボール
を第４の歯車の行き止まり溝の奥に保持するボール保持
手段と、第４の歯車を第３の歯車側に押す方向に付勢す
る付勢手段と、第４の歯車が軸方向に移動する距離を検
出しモータ出力制御信号を出力する検出手段とを備えた
こと。 【００１８】９） ８）のボール保持手段、付勢手段及
び検出手段は、第４の歯車の内筒の段部に嵌装された円
環板と、同円環板とヘリカル溝軸に固設してある座板の
間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方向に付勢
された圧縮ばねとを有しており、足踏トルクの大きさに
対応して前記第１の歯車と第２の歯車に相対角度変位が
生じたとき、第４の歯車が第３の歯車に対して角度がず
れることにより、第４の歯車がヘリカル溝に沿って移動
するボールに押されて軸方向に移動する距離を、第４の
歯車の側面に当接しているレバーにより取り出し、この
ときの変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号
とするように構成したこと。 【００１９】１０） １）〜３）に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車と第２の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を
軸受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒軸部に複数の
ヘリカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前記第１の歯車
に噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第３の歯車と、
前記第２の歯車に噛み合いながら前記ヘリカル溝軸に回
転方向、軸方向とも摺動可能に遊合しその遊合内筒に前
記ヘリカル溝軸のヘリカル溝と係合する同数の同じヘリ
カル角度を有する突起部を配置した第４の歯車とを有し
ており、足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車
と第２の歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車
が第３の歯車に対して角度がずれることにより、第４の
歯車がヘリカル溝に沿って移動する距離を検出しモータ
出力制御信号とする検出手段を備えること。 【００２０】１１） １０）の検出手段は、第４の歯車
がヘリカル溝に沿って移動する距離を第４の歯車の側面
に当接しているレバーにより取り出し、このときの変位
量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号とするよう
に構成したこと。 【００２１】１２） ８）に記載する電動自転車用駆動
ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角度変位
を検出する角度変位検出機構において、前記第４の歯車
の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール軸受
に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシングと
の間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方向に付
勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル軸と
平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸とを加
設し、足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と
第２の歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が
第３の歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯
車がヘリカル溝に沿って移動するボールに押されて軸方
向に移動する距離を、前記ボール軸受と軸受押え環を介
し、同軸受押え環の側面に当接しているレバーにより取
り出し、このときの変位量を変位検出計で測ってモータ
出力制御信号とするように構成したこと。 【００２２】１３） １０）に記載する電動自転車用駆
動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構において、前記第４の歯
車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール軸
受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシング
との間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方向に
付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル軸
と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸とを
加設し、足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車
と第２の歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車
が第３の歯車に対して角度がずれることにより、第４の
歯車がヘリカル溝に沿って移動する距離を、前記ボール
軸受と軸受押え環を介し、同軸受押え環の側面に当接し
ているレバーにより取り出し、このときの変位量を変位
検出計で測ってモータ出力制御信号とするように構成し
たこと。 【００２３】１４） １）〜３）に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車と第２の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を
軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒軸部とヘリカ
ルセレーション部を備えたセレーション軸と、前記第１
の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固設された第３
の歯車と、前記第２の歯車に噛み合いながら前記セレー
ション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能に遊合するよ
うに内筒にブッシュを内嵌し同じ筒内に前記セレーショ
ン軸のヘリカルセレーションと係合する同じヘリカル角
度の内セレーションを有した第４の歯車と、この第４の
歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール
軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシン
グとの間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方向
に付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル
軸と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸と
を有しており、足踏トルクの大きさに対応して前記第１
の歯車と第２の歯車に相対角度変位が生じたとき、第４
の歯車が第３の歯車に対して角度がずれることにより、
第４の歯車がヘリカルセレーションに沿って移動する距
離を、前記ボール軸受と軸受押え環を介し、同軸受押え
環の側面に当接しているレバーにより取り出し、このと
きの変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号と
するように構成したこと。 【００２４】１５） １４）に記載する電動自転車用駆
動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構において、前記第２の歯
車に噛み合いながらセレーション軸に摺動可能に遊合す
るブッシュを内嵌した第４の歯車に代え、第２の歯車に
噛み合いながら前記セレーション軸の軸部に回転方向、
軸方向とも摺動可能に遊合しその同じ内筒の一部に前記
セレーション軸のヘリカルセレーションと係合する内セ
レーションを有する低摩擦係数の第４の歯車を組み込ん
で構成したこと。 【００２５】１６） １）〜３）に記載する電動自転車
用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車と第２の歯車
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構は、両端を
軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒軸部とヘリカ
ルセレーション部を備えたセレーション軸と、前記第１
の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固設された第３
の歯車と、前記第２の歯車に噛み合いながら前記セレー
ション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能に遊合するよ
うに内筒に低摩擦性材料製のブッシュを内嵌し同じ筒内
に前記セレーション軸のヘリカルセレーションと係合す
る同じヘリカル角度の内セレーションを有した第４の歯
車と、前記第４の歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール
軸受と、リング状板に設けられた一方の突起端にケーシ
ングに当接する支点を有しリングの両側に前記第４の歯
車軸のボール軸受の外輪側面に当接して力点となる突起
を備えリングの前記支点の反対側に突出した板部におい
て作用点を形成する梃子レバーと、ケーシングに固定さ
れ梃子レバーの作用点板部に設けた孔に挿嵌されている
セレーション軸と平行の回り止めピンと、同梃子レバー
を力点となる突起を介して第４の歯車軸のボール軸受を
押すように付勢してある圧縮ばねと、梃子レバーの作用
点の移動距離を角度変位に換えて取出す変位検出計とを
有しており、足踏トルクの大きさに対応して前記第１の
歯車と第２の歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の
歯車が第３の歯車に対して角度がずれることにより、第
４の歯車がヘリカルセレーションに沿って移動する距離
を、第４の歯車軸のボール軸受の外輪側面に当接してい
る梃子レバーにより倍増し、梃子レバーの作用点の変位
量を変位検出計により取出し、その検出値をモータ出力
制御信号とするように構成したこと。 【００２６】１７） １６）に記載する電動自転車用駆
動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構において、前記第４の歯
車の段付き軸筒部のボール軸受に外嵌しケーシングに固
設してある回り止めピンにより回転方向を拘束された軸
受押え環を追設し、同軸受押え環を介して前記ボール軸
受の外輪側面に前記梃子レバーのリング部の両側の突起
を当接させるように構成したこと。 【００２７】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、図２４及び図２５と同一
部分には同一符号を付している。 【００２８】本発明は自転車の駆動動力において、人力
ペダルによる動力に携帯バッテリより供給される電流に
より駆動するモータの補助動力を適当な割合で加えて駆
動電力とし、少ない人力で自転車の走行駆動を容易にす
る補助駆動装置としての電動自転車用駆動ユニットであ
る。この場合の電動自転車は人力ペダルだけの選択駆動
をすることもできる。 【００２９】図１は本発明の実施の形態に係る電動自転
車用駆動ユニットを取付けた電動自転車の側面図であ
る。同図に示すように補助駆動ユニット付の自転車１６
のフレーム１８には、そのクランクハブの位置に電動自
転車用駆動ユニット３０（７０）が取付けられている。
ペダルクランク１５はその先端にペダルを取り付けてあ
る。またチエン５は、自転車１６の後輪１７の軸にワン
ウェイクラッチを介して取付けられた従動側チエンスプ
ロケット３と、電動自転車用駆動ユニット３０の駆動側
チエンスプロケット４を懸架してあり、チエン５は人力
又は電動自転車用駆動ユニット３０の回転力を自転車１
６の後輪１７の軸に伝達する。図中、７７は充電可能な
バッテリ、７８はコントローラを示す。 【００３０】〔第一の実施の形態〕図２は本発明の第一
の実施の形態に係る電動自転車用駆動ユニット３０の側
面断面図、図３は図２中の足踏みトルクに伴う角度変位
機構を示す部分図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
また、図５は図２中の足踏トルクに伴う角度変位を取り
出す角度変位検出機構のローラ部を示す斜視図であり、
図６は図２中の角度変位検出機構の部分図、図７は図２
のＢ−Ｂ断面により角度変位検出機構の凹山形カムに圧
縮ばね力を加える圧し環の構造を示したＢ−Ｂ断面図で
ある。図８は図２の電動自転車用駆動ユニット３０を取
付けた自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図で
ある。 【００３１】これらの図に示すように、モータ３１はモ
ータケーシング３８と中壁７４とで囲んで形成する空間
内に配置してある。このモータ３１のステータ３２はモ
ータケーシング３８内に固設してあり、励磁用のコイル
が巻いてある。モータ３１のロータ３４はその内周に等
分に配設した複数個の永久磁石３３を取付けて構成して
ある。即ちこのモータ３１はインダクションモータの構
成であり、回転速度の制御はインバータによる周波数制
御、トルクの制御は電流制御により行う。 【００３２】ロータ３４には中壁７４から減速機構側に
突き出して太陽ローラを形成する中空の太陽ローラ軸３
５が固設してある。太陽ローラ軸３５はモータ側軸端を
軸受３６を介してモータケーシング３８に支えられ、ロ
ーラ側は軸受を介して中壁７４に支えられている。 【００３３】減速機構ケーシング４１の一端側は中壁７
４を挟んでモータケーシング３８と一体に結合され、他
端側はケーシング蓋５２に一体に結合されて閉鎖された
動力機構ケーシングを形成する。減速機構ケーシング４
１には、太陽ローラ軸３５と同心となるように、２個の
ピン４６で位置決めされた内ローラ４３が固設してあ
り、太陽ローラ軸３５に外接するとともに内ローラ４３
に内接する複数の遊星ローラ４２が遊星ローラ軸４４に
より回転自在に支えられ、遊星ローラキャリア４５がこ
れら遊星ローラ軸４４を円周方向に亘り等間隔に分割し
た位置で固定して支え、遊星ローラ減速機４０を構成し
ている。 【００３４】遊星ローラキャリア４５は、その中空の出
力軸がクランク軸３９に軸受を介して回転自在に支えら
れ、軸端はピニオン４５ａを形成している。ピニオン４
５ａと噛み合う大歯車５３は、軸受と第１の一方向クラ
ッチ５５を介して歯車軸５４に支えられ、モータ３１側
からの動力のみが歯車軸５４に伝えられるようになって
いる。歯車軸５４は一体の歯車５４ａを有するととも
に、減速機構ケーシング４１とケーシング蓋５２とに軸
受を介して回転自由に支えられている。歯車５４ａには
クランク軸３９と同心の最終段の第１の歯車５６が噛み
合っている。かくしてピニオン４５ａ、大歯車５３、歯
車５４ａ及び歯車５６の組み合わせで２段歯車減速機構
５０を構成している。 【００３５】歯車５６には駆動側チエンスプロケット４
が固設されている。また、歯車５６は軸受４９を介して
ケーシング蓋５２に回転可能に支えられ、且つクランク
軸３９の一端部を軸受４８を介して回転可能に支えてい
る。クランク軸３９の他端部は軸受３７を介してモータ
ケーシング３８に支えられている。 【００３６】第２の歯車５７はクランク軸３９に軸受を
介して回転可能に支えてあり、歯車５６と同じ噛合いピ
ッチ径を有する歯車である。この歯車５７にはクランク
軸３９の回転が第２の一方向クラッチ５８により伝達さ
れる。一方向クラッチ５８はクランク軸３９に加わるペ
ダルクランク１５による力が前進方向に入力されるとき
係合するようにクラッチの爪の方向を構成してある。 【００３７】図３及び図４に示すように、歯車５６の側
面には複数等分に配置した円周方向の突抜け長孔が設け
られ、この長孔に複数の圧縮ばね５９が収納され、この
圧縮ばね５９に回転の一方向だけに、歯車５７に取付け
られた突出部材６９が係合して角度変位機構６０（図２
参照）を構成している。この角度変位機構６０は、歯車
５７から突出部材６９を介して伝えられる足踏トルク
を、歯車５６に備えられた圧縮ばね５９が受けて足踏ト
ルクに比例して圧縮ばね５９が短縮し、両歯車間５６、
５７間に足踏みトルクの大きさに対応する相対的な角度
変位が生じるように構成したものである。足踏トルクは
角度変位機構６０を経由して、駆動側チエンスプロケッ
ト４（図２参照）に伝えられる。 【００３８】角度変位機構６０の歯車５６に収納された
複数の圧縮ばね５９に初圧力を与え、足踏トルクが小さ
い間は両歯車５６、５７間の相対的な角度変位が生じな
いようにしてモータ３１の加勢の範囲を制限することが
できる。この場合には制御回路が簡単になる。 【００３９】次に図２，図５，図６及び図７に基づき上
記角度変位機構６０の歯車５６と歯車５７の相対角度変
位を検出する角度変位検出機構６１の構成を説明する。
これらの図に示すように、歯車５６に噛み合う歯車６２
と、歯車５７に噛み合う歯車６３とは同じ噛み合いピッ
チ径を有し、同軸上で回転する。歯車６２はナット７６
により支軸６４と一体になるように結合され、両端部に
おいて軸受を介して減速機構ケーシング４１とケーシン
グ蓋５２に回転自由に支えられている。歯車６２の筒状
部に歯車６３の内径部分が遊合し、歯車６２の筒状部の
内部には圧縮ばね９０が収納され、滑り板６６（又はス
ラストローラベアリング）と圧し環６７を介して歯車６
３を押している。 【００４０】図２のＢ−Ｂ断面である図７に示したよう
に、歯車６２の筒状部には回転軸と平行の切り欠き孔６
２ａが複数等角に設けられ、圧し環６７の複数の突起部
６７ａがこの切り欠き孔６２ａを突き抜けて、歯車６３
を押す構造となっている。 【００４１】上述の如く歯車５６と歯車５７とが相対角
度変位を生じた場合、この角度変位が歯車６２と歯車６
３との間の相対角度変位に写されるので、切り欠き孔６
２ａには、図７において突起部６７ａが移動可能な充分
な空隙ｓが設けてある。支軸６４の環状の側面には凹山
形カム６４ａが複数等配分して形成され、且つこれに対
向する歯車６２の環状側面には凹山形カム６３ａが形成
され、足踏トルクが弱くて角度変位機構６０の歯車５
６、５７間に相対角度変位が生じていないときには、両
方の凹山形カム６３ａ，６４ａは正対し、複数のローラ
６５は両カムの谷底に位置する。 【００４２】圧縮ばね９０の押圧力は、ローラ６５の凹
山形カム６３ａ，６４ａに挟まれたとき、その位置がず
れない程度のものとし、足踏力によるトルクが角度変位
検出機構６１を経由するときのトルク分力をできるだけ
少なくしている。 【００４３】上述の如き構成において歯車６２と歯車６
３との相対角度変位が生じたときには、向かい合った山
形カム６３ａ，６４ａがずれて（図６においてｍで示
す）ローラ６５がカムに乗り上がることにより、両歯車
６２、６３が互いに離れる（図６においてｎで示す）。
この移動距離ｎを、滑り板６６とレバー８６により取り
出し、変位量を変位検出計（例えばポテンシオメータ）
８５で測り、これを足踏トルク値の信号としてモータ出
力制御の関数とする。 【００４４】ケーシング蓋５２に取付けてある回転速度
検出センサ８９は、歯車５４ａの歯の接近を検出する近
接型センサであり、運転中の自転車の駆動ユニット３０
の出力回転速度を、単位時間中に回転速度検出センサ８
９の感知部を通過する歯車５４ａの歯の検出数に置き換
えて計測する方式のものである。 【００４５】かかる電動自転車用駆動ユニット３０の作
用を、当該電動自転車用駆動ユニット３０を適用する自
転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図である図８
を追加して説明する。 【００４６】ペダルを踏んでクランク軸３９を駆動する
とき、足踏トルクは一方向クラッチ５８において歯車５
７に伝えられ、歯車５７と歯車５６とで構成する角度変
位機構６０を経由して、駆動側チエンスプロケット４を
回し、駆動側チエンスプロケット４に駆動されたチエン
５が後輪ハブに設けられた一方向クラッチ３を介して自
転車の後輪１７を回す。クランク軸３９が止まってい
て、駆動側チエンスプロケット４が進行方向に回される
ときには、クラッチが入らず空回りする。 【００４７】足踏トルクが一定値以上になったとき（前
述のように角度変位機構６０の圧縮ばね５９に初圧力を
与えてあるとき）、角度変位機構６０の歯車５７と歯車
５６がここを経由するトルクに比例した相対的な角度変
位を生じ、この角度変位量を角度変位検出機構６１の歯
車６２、６３に伝え、凹山形カム６３ａ，６４ａとロー
ラ６５によって前記角度変位量を軸方向の移動量に置換
え、これを角度変位検出計８５により角度変位（足踏ト
ルク）に比例した電気信号として取出し、コントローラ
７８に送る。 【００４８】コントローラ７８において、足踏トルクに
対する補助率（１以下）を演算し、電力回路に指令し、
必要なモータ出力が出せるように、バッテリ７７から供
給される電力を制御してモータ３１に送る。モータ３１
の出力軸に直結した遊星ローラ減速機４０と２段歯車減
速機構５０によって所要の回転まで減速し、必要なトル
クを出力し、一方向クラッチ５５を介して駆動側チエン
スプロケット４を回す。このようにしてモータ３１側の
駆動機構により、足踏トルクの補助をすることができ
る。 【００４９】自転車が足踏みだけで走行する場合は、一
方向クラッチ５５において回転が断たれてモータ３１側
へは伝わらない。また、補助駆動中の自転車が決められ
た速度以上となった場合には、速度検出センサ８９の信
号によりコントローラ７８が動作してモータ３１を停止
する。 【００５０】上記駆動ユニット３０は前段の高速部に遊
星ローラ減速機４０を使用しているので、振動、騒音を
少なくすることができ、モータ３１と減速機構の組合わ
せ全体の長さも外径もコンパクトとなっている。 【００５１】［第二の実施の形態］図９は本発明の第二
の実施の形態に係る電動自転車駆動ユニット７０の側断
面図、図１０は図９の電動自転車用駆動ユニット７０を
取り付けた自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック
図である。 【００５２】本形態に係る駆動ユニット７０は、前記第
一の形態における角度変位機構６０と角度変位検出機構
６１とが一体となっているものであり、それ以外の構成
は第一の形態と同じであるので同一部分には同一符号を
付し重複する部分の説明は省略する。 【００５３】図９に示すように、減速機側の回転トルク
は一方向クラッチ５５を経由して最終段歯車である第１
の歯車７１に伝わり、この歯車７１に固設した駆動側チ
エンスプロケット４及びチエン５によって自転車の後輪
を駆動する。歯車７１は同時に角度変位検出機構８１の
歯車６２に噛合うように構成してある。歯車６２は鋼材
又はプラスチック材で好適に作製し得る。 【００５４】一方、足踏トルクはクランク軸３９より一
方向クラッチ５８を経て第２の歯車７２に伝えられ、歯
車７２は角度変位検出機構８１の歯車７３に噛合って回
転トルクを伝える。この結果歯車７３に伝えられた回転
トルクは、角度変位検出機構８１の凹山形カム７３ａ、
ローラ６５及び凹山形カム６４ａを経由して歯車６２及
び歯車６２と噛み合う歯車７１に伝達され、駆動側チエ
ンスプロケット４及びチエン５を駆動する。歯車７２は
鋼材又は低摩擦係数のプラスチック材で好適に作製し得
る。 【００５５】角度変位検出機構８１の構成は、圧縮ばね
７５が強力であること以外は、第一の実施の形態におけ
る角度変位検出機構６１と同じである。すなわち、当該
実施の形態の場合は、足踏トルクの全量が角度変位検出
機構８１を経由するので、圧縮ばね７５は、凹山形カム
７３ａと凹山形カム６４ａとローラ６５との間の、足踏
トルクにより発生するトルクの大きさに比例した、相対
的なずれを支える大きいばね定数を持つ必要がある。こ
のときの軸方向の移動距離を、滑り板６６とレバー８６
により取り出し、変位量を変位検出計８５で測り、これ
を足踏トルク値の信号としてモータ出力制御をする。 【００５６】角度変位検出機構８１の歯車６２の内筒内
に収納された圧縮ばね７５に初圧力を与えることによ
り、足踏トルクが小さい間は両歯車７１、７２間の相対
的な角度変位が生じないようにしてモータ３１の加勢の
範囲を制限することができる。 【００５７】かかる電動自転車用駆動ユニット７０の作
用を、当該電動自転車用駆動ユニット７０を適用する自
転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図である図１
０を追加して説明する。 【００５８】ペダルを踏んでクランク軸３９を駆動する
と、足踏トルクはクランク軸３９より一方向クラッチ５
８を経て歯車７２に伝えられ、歯車７２は角度変位検出
機構８１の歯車７３０噛合って回転トルクを伝え、歯車
７３に伝えられた回転トルクは、角度変位検出機構８１
の凹山形カム７３ａ、ローラ６５及び凹山形カム６４ａ
を経由して歯車６２及び歯車６２と噛み合う歯車７１に
伝達され、駆動側チエンスプロケット４及びチエン５を
駆動する。 【００５９】足踏トルクが一定値以上になったとき（前
述のように角度変位検出機構８１の圧縮ばね７５に初圧
力を与えてあるとき）、角度変位検出機構８１の歯車７
３と歯車６２がここを経由するトルクに比例した相対的
な角度変位を生じる。これを山形カム７３ａ，６４ａと
ローラ６５によって前記角度変位量を軸方向の移動量に
置換えるとともに角度変位検出計８５により角度変位
（足踏トルク）に比例した電気信号として取出してコン
トローラ７８に送る。コントローラ７８において、足踏
トルクに対する補助率（１以下）を演算して電力回路に
指令し、必要なモータ出力が出せるようにバッテリ７７
から供給される電力を制御してモータ３１に供給し、足
踏みトルクの補助とする。 【００６０】自転車が足踏みだけで走行する場合は、一
方向クラッチ５５において回転が断たれてモータ３１側
へは伝わらない。また、補助駆動中の自転車が決められ
た速度以上となった場合には、速度検出センサ８９の信
号によりコントローラ７８が動作してモータ３１を停止
する。 【００６１】［第三の実施の形態］駆動ユニットの部分
図として示した図１１、図１２及び図１３に基づき、第
一の実施の形態における角度変位機構６０の歯車５６と
歯車５７の相対角度変位を検出する角度変位検出機構６
１を簡素化した他の例の角度変位検出機構９１の構成を
説明する。本形態に係る角度変位検出機構以外の駆動ユ
ニット部分は、前記第一の実施の形態におけるものと同
一であり、角度変位機構６０も同じ構成であるので、同
一部分には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略
する。 【００６２】これらの図に示すように、歯車５６に噛み
合う歯車９３と、歯車５７に噛み合う歯車９４とは同じ
噛み合いピッチ径を有し、歯車９３はヘリカル溝軸９２
に圧入或いは接着等で一体に結合され、歯車９４はヘリ
カル溝軸９２に回転、摺動可能に支えられている。ヘリ
カル溝軸９２は両端部において軸受を介して減速機構ケ
ーシング１０１（第一の実施の形態のユニットにおける
減速機構ケーシング４１とは、図１１で示した部分だけ
形状を変えている）とケーシング蓋１０２（第一の実施
の形態のユニットにおけるケーシング蓋５２とは図で示
した部分だけ形状を変えている）に回転自由に支えられ
ている。ヘリカル溝軸９２にはボール９５の直径と同じ
幅のヘリカル溝９２ａが複数等角配置して設けられてい
る（図１３参照）。ヘリカル溝軸９２に遊合する歯車９
４の内径側には段部９４ａが備えられ、この段部９４ａ
の奥には、ボール９５の直径に等しい奥行きでボール９
５の半分が嵌入できる半円形の溝穴９４ｂがヘリカル溝
９２ａの軸線と平行に同数等角配置して設けられてい
る。溝穴９４ｂと同数個備えられているボール９５は溝
穴９４ｂとヘリカル溝９２ａとに同時に係合する。ヘリ
カル溝軸９２に備えられたばね受９９と円環板９６との
間に付勢して装着された圧縮ばね９７は、ボール９５が
溝穴９４ｂから脱出することを防止する。この圧縮ばね
９７の押力はヘリカル溝９２ａを介して歯車９４に回転
方向に押力を生じるので、歯車９４と歯車５７との一方
向のバックラッシュを無くす効果があり、同時に歯車５
６と歯車９３の間のバックラッシュも無くなり歯車間の
回転伝達の角度精度を良くすることができる。なお、歯
車９３は鋼材又はプラスチック材で、歯車９４は鋼材又
は低摩擦係数のプラスチック材で好適に作製し得る。ま
た、図１３中、９２ｂはスナップリングである。 【００６３】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車５６と歯車５７との相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車９３と歯車９４との間の相対角度変位に
写されるので、歯車９４はボール９５を介してヘリカル
溝９２ａに沿って軸方向に移動する（図１１において、
ヘリカル溝軸９２の中心線Ｙ−Ｙの下側は、図２に示す
角度変位機構６０にトルクが伝わらず、歯車９４が歯車
９３に近寄っている位置を示し、上側は足踏みトルクが
伝わり、歯車９４が歯車９３から離れている位置を示し
ている）。このときの移動距離を、レバー８６により取
り出し、変位量を図示略の変位検出計（例えば第一の実
施の形態において図６に示した角度変位検出計８５）で
測り、これを足踏みトルク値の信号としてモータ出力制
御の関数とする。 【００６４】［第四の実施の形態］駆動ユニットの部分
図として示した図１３、図１４及び図１５に基づき、第
一の実施の形態における角度変位機構６０の歯車５６と
歯車５７の相対角度変位を検出する角度変位検出機構６
１を簡素化したもう一つの例の角度変位検出機構１０３
の構成を説明する。本形態に係る角度変位検出機構以外
の駆動ユニット部分は、前記第一の実施の形態における
ものと同一であり、角度変位機構６０も同じ構成のもの
であるので、同一部分には同一符号を付し、重複する部
分の説明は省略する。また、本実施の形態においては、
幾つか第三の実施の形態と同じ形状の部品を使用してお
り、この場合は同一付番としている。 【００６５】これらの図に示すように、歯車５６に噛み
合う歯車９３と、歯車５７に噛み合う歯車９８とは同じ
噛み合いピッチ径を有し、歯車９３は鋼材製またはプラ
スチック材料製でヘリカル溝軸９２に圧入或いは接着等
で一体に結合され、歯車９８は鋼材または低摩擦係数の
プラスチック材料製でヘリカル溝軸９２に回転、摺動可
能に支えられている。ヘリカル溝軸９２は両端部におい
て軸受を介して減速機構ケーシング１０１とケーシング
蓋１０２に回転自由に支えられている。ヘリカル溝軸９
２には複数の一定幅のヘリカル溝９２ａが等角配置して
設けられている（図１３参照）。歯車９８の内径側に
は、ヘリカル溝９２ａに係合する突出部９８ａがヘリカ
ル溝９２ａと同数等角配置して設けられている。 【００６６】歯車９８とヘリカル溝軸９２に備えられた
ばね受９９との間に設けられた圧縮ばね９７の押力はヘ
リカル溝９２ａを介して歯車９８に回転方向に押力を生
じるので、歯車９８と歯車５７との一方向のバックラッ
シュを無くする効果があり、同時に歯車５６と歯車９３
の間のバックラッシュも無くなり歯車間の回転伝達の角
度精度を良くすることができる。圧縮ばね９７の押力は
必要最小限とし、歯車９３と歯車９８に伝達されるトル
クを僅かなものとすることによりプラスチック材料製歯
車でも充分に耐久性を持たせることができる。 【００６７】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車５６と歯車５７とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車９３と歯車９８との間の相対角度変位に
写されるので、歯車９８はヘリカル溝９２ａに沿って軸
方向に移動する（図１４において、ヘリカル溝軸９２の
中心線Ｚ−Ｚの下側は、図２に示す角度変位機構６０に
トルクが伝わらず、歯車９８が歯車９３に近寄っている
位置を示し、上側は足踏みトルクが伝わり、歯車９８が
歯車９３から離れている位置を示している）。この移動
距離を、レバー８６により取り出し、変位量を図示略の
変位検出計（例えば第一の実施の形態において図６に示
した角度変位検出計８５）で測り、これを足踏みトルク
値の信号としてモータ出力制御の関数とする。 【００６８】［第五の実施の形態］駆動ユニットの部分
図として示した図１６及び図１３に基づき、第一の実施
の形態における角度変位機構６０の歯車５６と歯車５７
の相対角度変位を検出する角度変位検出機構を簡素化し
た他の例の角度変位検出機構１１０の構成を説明する。
本形態に係る角度変位検出機構以外の駆動ユニット部分
は、前記第一の実施の形態におけるものと同一であり、
角度変位機構６０も同じ構成であるので、同一部分には
同一符号を付し、重複する部分の説明は省略する。ま
た、本実施の形態においては、幾つか第三の実施の形態
と同じ形状の部品を使用しており、この場合は同一付番
としている。なお、第４の歯車９４をＣ方向から見た形
状は図１２と同じ形状であるので、掲載を省略した。 【００６９】これらの図に示すように、歯車５６に噛み
合う歯車９３と、歯車５７に噛み合う歯車９４とは同じ
噛み合いピッチ径を有し、歯車９３はヘリカル溝軸９２
に圧入或いは接着等で一体に結合され、歯車９４はヘリ
カル溝軸９２に回転、摺動可能に支えられている。ヘリ
カル溝軸９２は両端部において軸受を介して減速機構ケ
ーシング１１１（第一の実施の形態のユニットにおける
減速機構ケーシング４１とは、図１６で示した部分だけ
形状を変えている）とケーシング蓋１１２（第一の実施
の形態のユニットにおけるケーシング蓋５２とは図で示
した部分だけ形状を変えている）に回転自由に支えられ
ている。図１３に示すように、ヘリカル溝軸９２にはボ
ール９５の直径と同じ幅のヘリカル溝９２ａが複数等角
配置して設けられている。ヘリカル溝軸９２に遊合する
歯車９４の内径側には段部９４ａ（図１２参照）が備え
られ、この段部９４ａの奥には、ボール９５の直径に等
しい奥行きでボール９５の半分が嵌入できる半円形の溝
穴９４ｂ（図１２参照）がヘリカル溝９２ａの軸線と平
行に同数等角配置して設けられている。溝穴９４ｂと同
数個備えられているボール９５は溝穴９４ｂとヘリカル
溝９２ａとに同時に係合する。ヘリカル溝軸９２に備え
られたばね受９９と円環板９６との間に付勢して装着さ
れた圧縮ばね９７は、ボール９５が溝穴から脱出するこ
とを防止する。 【００７０】歯車９４の段付き軸筒部にはボール軸受１
０７を外嵌し、ボール軸受１０７の外径は軸受押え環１
０６に嵌合している。軸受押え環１０６とケーシング１
１１との間に、圧縮ばね１０５が歯車９４を歯車９３側
に押す方向に付勢して設置してある。ケーシング１１１
にヘリカル溝軸９２と平行に回り止め軸１０８が固設し
てあり、この回り止め軸１０８は、軸受押え環１０６の
外縁に明けられた孔に係合し、軸受押え環１０６がヘリ
カル溝軸９２の軸方向への移動は可能で回転方向を拘束
する作用を有している。 【００７１】圧縮ばね９７と圧縮ばね１０５の押力はヘ
リカル溝９２ａを介して歯車９４に回転方向に押力を生
じるので、歯車９４と歯車５７との一方向のバックラッ
シュを無くす効果があり、同時に歯車５６と歯車９３の
間のバックラッシュも無くなり、歯車間の回転伝達の角
度精度を良くすることができる。 【００７２】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車５６と歯車５７とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車９３と歯車９４との間の相対角度変位に
写されるので、歯車９４はボール９５を介してヘリカル
溝９２ａに沿って軸方向に移動する（図１６において、
ヘリカル溝軸９２の中心線Ｅ−Ｅの下側は、図２に示す
角度変位機構６０にトルクが伝わらず、歯車９４が歯車
９３に近寄っている位置を示し、上側は足踏トルクが伝
わり、歯車９４が歯車９３から離れている位置を示して
いる）。この移動距離を、レバー８６により取り出し、
変位量を図示略の変位検出計（例えば第一の実施の形態
において図６に示したポテンシオメータ８５）で測り、
これを足踏トルク値の信号としてモータ出力制御の関数
とする。 【００７３】本実施の形態においては、トルク検出時の
歯車９４の移動量を取り出すとき、トルク検出用レバー
８６の押力を受ける部分が回転しないので、相対的な滑
りが無く、レバー８６と歯車９４との接触部に特に耐摩
耗処理を施さなくても摩耗の心配が無くなり、耐久性と
トルク検出の精度が良くなる。 【００７４】［第六の実施の形態］駆動ユニットを部分
図として示した図１７、図１７の矢印Ｇ方向から見た第
４の歯車を正面で示した図１８及びヘリカル溝軸９２を
抽出して示した斜視図である図１３に基づき、第一の実
施の形態における角度変位機構６０の歯車５６と歯車５
７の相対角度変位を検出する角度変位検出機構を簡素化
したもう一つの例の角度変位検出機構１２０の構成を説
明する。本形態に係る角度変位検出機構１２０以外の駆
動ユニット部分は、前記第一の実施の形態におけるもの
と同一であり、角度変位機構６０も同じ構成のものであ
るので、同一部分には同一符号を付し、重複する部分の
説明は省略する。また、本実施の形態においては、幾つ
か第四の実施の形態と同じ形状の部品を使用しており、
この場合は同一付番としている。 【００７５】これらの図に示すように、歯車５６に噛み
合う歯車９３と、歯車５７に噛み合う歯車１２３（他の
実施の形態では歯車９４に相当する）とは同じ噛み合い
ピッチ径を有し、歯車９３は鋼材製またはプラスチック
材料製でヘリカル溝軸１２１（他の実施の形態ではヘリ
カル溝軸９２に相当する）に圧入或いは接着等で一体に
結合され、歯車１２３は低摩擦係数のプラスチック材料
製でヘリカル溝軸１２１に回転、摺動可能に支えられて
いる。ヘリカル溝軸１２１は両端部において軸受を介し
て減速機構ケーシング１１１（第一の実施の形態ではケ
ーシング４１に相当する）とケーシング蓋１１２（第一
の実施の形態ではケーシング蓋５２に相当する）に回転
自由に支えられている。ヘリカル溝軸１２１には複数の
一定幅のヘリカル溝１２１ａが等角配置して設けられて
いる（ヘリカル溝軸１２１は、図１３に示したヘリカル
溝軸９２のスナップリング溝９２ｂを除いた以外は全て
同形状である）。図１８に示すように、歯車１２３の内
径側には、ヘリカル溝１２１ａに係合する突出部１２３
ａがヘリカル溝１２１ａと同数等角配置して設けられて
いる。 【００７６】歯車１２３の段付き軸筒部にボール軸受１
０７が外装し、ボール軸受１０７の外径は軸受押え環１
０６に嵌合している。軸受押え環１０６とケーシング１
１１との間に、圧縮ばね１０５が歯車１２３を歯車９３
側に押す方向に付勢して設置してある。ケーシング１１
１にヘリカル軸１２１と平行に回り止め軸１０８が固設
してあり、この回り止め軸１０８は、軸受押え環１０６
の外縁に明けられた孔に係合し、軸受押え環１０６を、
ヘリカル軸１２１の軸方向への移動は可能で回転方向を
拘束する作用を有している。 【００７７】圧縮ばね１０５は押力はヘリカル溝１２１
ａを介して歯車１２３に回転方向に押力を生じるので、
歯車１２３と歯車５７との一方向のバックラッシュを無
くす効果があり、同時に歯車５６と歯車９３の間のバッ
クラッシュも無くなり、歯車間の回転伝達の角度精度を
良くすることができる。圧縮ばね１０５の押力は必要最
小限とし、歯車９３と歯車１２３に伝達されるトルクを
僅かなものとすることによりプラスチック材料製歯車で
も充分に耐久性を持たせることができる。 【００７８】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車５６と歯車５７とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車９３と歯車１２３との間の相対角度変位
に写されるので、歯車１２３はヘリカル溝１２１ａに沿
って軸方向に移動する（図１７において、ヘリカル溝軸
１２１の中心線Ｆ−Ｆの下側は、図２に示す角度変位機
構６０にトルクが伝わらず、歯車１２３が歯車９３に近
寄っている位置を示し、上側は足踏トルクが伝わり、歯
車１２３が歯車９３から離れている位置を示してい
る）。この移動距離を、レバー８６により取り出し、変
位量を図示略の変位検出計（例えば第一の実施の形態に
おいて図６に示したポテンシオメータ８５）で測り、こ
れを足踏トルク値の信号としてモータ出力制御の関数と
する。 【００７９】本実施の形態においても、トルク検出時の
歯車１２３の移動量を取り出すとき、トルク検出用のレ
バー８６の押力を受ける部分が回転しないので、相対的
な滑りが無く、レバー８６と歯車１２３との接触部に特
に耐摩耗処理を施さなくても摩耗の心配が無くなり、耐
久性とトルク検出の精度が良くなる。 【００８０】［第七の実施の形態］駆動ユニットの部分
図として示した図１９及び、図１９のセレーション軸１
３１の斜視図２０に基づき、第一の実施の形態における
角度変位機構６０の歯車５６と歯車５７の相対角度変位
を検出する角度変位検出機構を簡素化したもう一つの例
の角度変位検出機構１３０の構成を説明する。本形態に
係る角度変位検出機構１３０以外の駆動ユニット部分
は、前記第一の実施の形態におけるものと同一であり、
角度変位機構６０も同じ構成のものであるので、同一部
分には同一符号を付し、重複する部分の説明は省略す
る。また、本実施の形態においては、幾つか第四及び第
六の実施の形態と同じ形状の部品を使用しており、この
場合は同一付番としている。 【００８１】図１９に示すように、歯車５６に噛み合う
歯車９３と、歯車５７に噛み合う歯車１３３（他の実施
の形態では歯車９４又は歯車１２３に相当する）とは同
じ噛み合いピッチ径を有し、歯車９３は鋼材製またはプ
ラスチック材料製でセレーション軸１３１（他の実施の
形態ではヘリカル溝軸９２、１２１に相当する）に圧入
或いは接着等で一体に結合され、歯車１３３は鋼材製
（低摩擦係数のプラスチック材料製）でセレーション軸
１３１に回転、摺動可能に支えられている。セレーショ
ン軸１３１は両端部において軸受を介して減速機構ケー
シング１１１（第一の実施の形態ではケーシング４１に
相当する）とケーシング蓋１１２（第一の実施の形態で
はケーシング蓋５２に相当する）に回転自由に支えられ
ている。セレーション軸１３１は、図２０に示したよう
に、軸線に対して適当な角度を持たせたヘリカルセレー
ションが加工してある。歯車１３３の内径側には、ヘリ
カルセレーション１３１ａに係合する内ヘリカルセレー
ション１３３ａが軸内径の一部に設けられ、同時に潤滑
性の良いブッシュ１３２（例えば、含油性の焼結合金等
の）が圧入されている。 【００８２】歯車１３３の軸筒部にはボール軸受１０７
を外嵌し、ボール軸受１０７の外径には、軸受押え環１
０６が嵌合している。軸受押え環１０６とケーシング１
１１との間に、圧縮ばね１０５が歯車１３３を歯車９３
側に押す方向に付勢して設置してある。ケーシング１１
１にセレーション軸１３１と平行に回り止め軸１０８が
固設してあり、この回り止め軸１０８は、軸受押え環１
０６の外縁に明けられた孔に係合し、軸受押え環１０６
をセレーション軸１３１の軸方向への移動は可能で回転
方向を拘束する作用を有している。 【００８３】圧縮ばね１０５の押力はヘリカルセレーシ
ョン１３１ａと内ヘリカルセレーション１３３ａを介し
て歯車１３３に回転方向に押力を生じるので、歯車１３
３と歯車５７との一方向のバックラッシュを無くす効果
があり、同時に歯車５６と歯車９３の間のバックラッシ
ュも無くなり、歯車間の回転伝達の角度精度を良くする
ことができる。 【００８４】第一の実施の形態において述べた如く、歯
車５６と歯車５７とが相対角度変位を生じた場合、この
角度変位が歯車９３と歯車１３３との間の相対角度変位
に写されるので、歯車１３３はヘリカルセレーション１
３１ａに沿って軸方向に移動する（図１９において、セ
レーション軸１３１の中心線Ｈ−Ｈの下側は、図２に示
す角度変位機構６０にトルクが伝わらず、歯車１３３が
歯車９３に近寄っている位置を示し、上側は足踏トルク
が伝わり、歯車１３３が歯車９３から離れている位置を
示している）。この移動距離を、レバー８６により取り
出し、変位量を図示略の変位検出計（例えば第一の実施
の形態において図６に示したポテンシオメータ８５）で
測り、これを足踏トルク値の信号としてモータ出力制御
の関数とする。 【００８５】歯車１３３は低摩擦係数のプラスチック材
料の成形品としても良く、この場合はブッシュ１３２は
不要となり、このブッシュ１３２に相当する部分も歯車
と一体に成形される。この場合は圧縮ばね１０５の押力
は必要最小限とし、歯車９３と歯車１３３に伝達される
トルクを僅かなものとすることによりプラスチック材料
製歯車でも充分に耐久性を持たせることができる。 【００８６】本実施の形態においても、トルク検出時の
歯車１３３の移動量を取り出すとき、トルク検出用レバ
ー８６の押力を受ける部分が回転しないので、相対的な
滑りが無く、レバー８６と歯車１３３との接触部に特に
耐摩耗処理を施さなくても摩耗の心配が無くなり、耐久
性とトルク検出の精度が良くなる。またセレーション軸
１３１上において歯車１３３をブッシュ１３２により確
実に支えることができるので、歯車１３３の内ヘリカル
セレーション１３３ａと軸受部（ブッシュ１３２、又は
低摩擦係数のプラスチック軸受）の耐久性が良好とな
り、歯車１３３の偏り回転が無くなり、トルク検出精度
を維持することができる。 【００８７】［第八の実施の形態］駆動ユニットの部分
図として示した図２１及び、図２１のＫ−Ｋ断面により
梃子レバー１４４及びその周辺を示す図２２に基づき、
第一の実施の形態における角度変位機構６０の歯車５６
と歯車５７の相対角度変位を検出する角度変位検出機構
のさらなる例である角度変位検出機構１４０の構成を説
明する。本形態に係る角度変位検出機構１４０以外の駆
動ユニット部分は、前記第一の実施の形態におけるもの
と同一であり、角度変位機構６０も同じ構成のものであ
るので、同一部分には同一符号を付し、重複する部分の
説明は省略する。また、本実施の形態においては、幾つ
か第七の実施の形態と同一形状、機能の部品を使用して
おり、この場合は同一付番としている。 【００８８】図２１に示すように、歯車５６に噛み合う
歯車９３と、歯車５７に噛み合う歯車１３３とは同じ噛
み合いピッチ径を有し、歯車９３は鋼材製またはプラス
チック材料製でセレーション軸１３１に圧入、或いは接
着等で一体に結合され、歯車１３３は鋼材製（又は低摩
擦係数のプラスチック材料製）でセレーション軸１３１
に回転、摺動可能に支えられている。セレーション軸１
３１は両端部において軸受を介して減速機構ケーシング
１４１（第一の実施の形態ではケーシング４１に相当す
る）とケーシング蓋１４２（第一の実施の形態ではケー
シング蓋５２に相当する）に回転自由に支えられてい
る。セレーション軸１３１には軸線に対して適当な角度
を持たせたヘリカルセレーション１３１ａが加工してあ
る（図２０参照）。歯車１３３の内径側には、ヘリカル
セレーション１３１ａに係合する内ヘリカルセレーショ
ン１３３ａが軸内径の１部に設けられ、同時に潤滑性の
良いブッシュ１３２（例えば、含油性の焼結合金等の）
が圧入されている。 【００８９】１０７は歯車１３３の軸筒部に外嵌するボ
ール軸受であり、１４４はボール軸受１０７の外輪側面
１０７ａに当接してこれを軸方向に押す梃子レバーであ
る。梃子レバー１４４はリング形状となっており、図に
おける上側にケーシング１４１に固設した当金１４３に
当接する支点を有する突出部１４４ａを、下側に梃子レ
バー１４４の作用点を形成する突出板部１４４ｃを、リ
ング部中央の両側にボール軸受１０７の外輪側面１０７
ａに当接して力点となる突起１４４ｂを備えている。当
金１４３の頭部は、梃子レバー突出部１４４ａが当接し
たとき、突出部１４４ａが横方向にずれないように溝付
きとなっている。歯車１３３がセレーション軸１３１上
を移動するとき、歯車１３３に嵌合しているボール軸受
１０７の外輪が梃子レバーの突起１４４ｂ（力点）を押
すと、梃子レバー突出部１４４ａを支点として梃子レバ
ーの突出板部１４４ｃ（作用点）を倍増して移動させ
る。図２２に示すように、梃子レバー１４４の支点から
力点までの距離をａ、支点から作用点までの距離をｂと
し、ボール軸受１０７の移動量をｅとすれば、作用点の
作動距離ｆは、ｆ＝ｅ×ｂ／ａとなる。 【００９０】１４５はケーシング１４１に固設された回
り止めピンで、この回り止めピン１４５は梃子レバーの
突出板部の孔１４４ｄに係合し、梃子レバー１４４がボ
ール軸受１０７と連れ回りすることを制止する。圧縮ば
ね１４６は回り止めピン１４５をガイド軸とし、ケーシ
ング１４１と梃子レバーの突出板部１４４ｃとの間に付
勢して設けられ、圧縮ばね１４６の押力は梃子レバー１
４４を介し、ヘリカルセレーション１３１ａと内ヘリカ
ルセレーション１３３ａを介して歯車１３３に回転方向
に押力を生じるので、歯車１３３と歯車５７との一方向
のバックラッシュを無くす効果があり、同時に歯車５６
歯車９３の間のバックラッシュも無くなり、歯車間の回
転伝達の角度精度を良くすることができる。 【００９１】梃子レバーの突出板部１４４ｃの作用点の
変位量は、検出レバー１４７を介して角度変位量に変換
され、ケーシング１４１の外側に取付けられた変位検出
器１４８により計測される。変位検出器１４８の検出軸
には捩りばねが備えられ、検出レバー１４７が常時梃子
レバーの突出板部１４４ｃを押すように作用させて、検
出部に遊びが生じないようにしている。 【００９２】第一の実施の形態において述べた如く、足
踏みトルクが発生して、歯車５６と歯車５７との間に相
対角度変位を生じた場合、この角度変位が歯車９３と歯
車１３３との間の相対角度変位に写されるので、歯車１
３３はヘリカルセレーション１３１ａに沿って軸方向に
移動する（図２１において、セレーション軸１３１の中
心線Ｊ−Ｊの下側は、図２に示す角度変位機構６０にト
ルクが伝わらず、歯車１３３が歯車９３に近寄っている
位置を示し、上側は足踏みトルクが伝わり、歯車１３３
が歯車９３から離れている位置を示している）。この移
動距離ｅを梃子レバー１４４により距離ｆに倍増して取
り出し、この距離ｆを検出レバー１４７を介して変位検
出器１４８で測り、これを足踏みトルク値の信号として
モータ出力制御の関数とする。 【００９３】歯車１３３を低摩擦係数のプラスチック材
料の成形品としても良く、この場合はブッシュ１３２は
不要となり、このブッシュ１３２に相当する部分も歯車
と一体に成形される。梃子レバー１４４を押している圧
縮ばね１４６の付勢力は必要最小限とし、歯車９３と歯
車１３３に伝達されるトルクを僅かなものとすることに
よりプラスチック材料製歯車でも充分に耐久性を持たせ
ることができる。 【００９４】この実施の形態においては、トルク検出時
の歯車１３３の移動量を取り出すとき、歯車１３３は回
転しているが、梃子レバー１４４の突起部１４４ｂはボ
ール軸受１０７の外輪に当接しているので、突起部１４
４ｂとボール軸受１０７の外輪の間の相対的な滑りが生
じても僅かで、梃子レバー１４４と歯車１３３との接触
部に特に耐摩耗処理を施さなくても摩耗の心配は無く、
耐久性は充分に保持される。また、ブッシュ１３２はセ
レーション軸１３１上において歯車１３３を確実に支え
ているので、歯車１３３の内ヘリカルセレーション１３
３ａと軸受部（ブッシュ１３２、又は低摩擦係数のプラ
スチック軸受）の耐久性が良好となり、歯車１３３の偏
り回転が無くなる。このことに加えて、ボール軸受１０
７から変位検出器１４８までの変位量伝達手段に全く遊
びがなく、同時に、変位量を倍増して検出器１４８に伝
えるので、トルク検出精度を維持したまま大きな制御信
号を発することができ、コントローラ内の信号処理を確
実容易とする。 【００９５】［第九の実施の形態］図２３は、本発明の
第九の実施の形態に係る角度変位検出機構部を示す部分
断面図である。また、図中セレーション軸１３１の中心
線Ｌ−Ｌの下側は、図２に示す角度変位機構６０にトル
クが伝わらず、歯車１３３が歯車９３に近寄っている位
置を示し、上側は足踏みトルクが伝わり、歯車１３３が
歯車９３から離れている位置を示している。 【００９６】図２３に示すように、この第九の実施の形
態と前述の第八の実施の形態との差異は、ボール軸受１
０７の外輪に軸受押え環１５１が外嵌していることのみ
であり、その他の構成は全て前述の第八の実施の形態と
同じである。従って、説明はこの部分に関する構成と作
用に止め、後は省略する。 【００９７】歯車１３３の軸に外嵌しているボール軸受
１０７の外輪に、軸受押え環１５１が嵌合している。ケ
ーシング１４１に固設してある回り止めピン１４５に軸
受押え環１５１の外縁に明けられた孔が係合し、軸受押
え環１５１をセレーション軸１３１の軸方向への移動は
可能で回転方向を拘束する作用を有している。梃子レバ
ー１４４も回り止めピン１４５に係合しているが、ボー
ル軸受１０７が移動するときは、図に２点鎖線で示した
ように、梃子レバー１４４の方が軸受押え環１５１より
同方向に早く移動するので、互いに干渉する心配はな
い。 【００９８】この実施の形態においては、トルク検出時
の歯車１３３の移動量を梃子レバー１４４で取り出すと
き、軸受押え環１５１と回り止めピン１４５により、ボ
ール軸受１０７の外輪の連れ回りを制止しているので、
梃子レバーの突出部１４４ｂと軸受押え環１５１との相
対的な滑りが無く、この変位量検出経路の耐久性が、前
述の第八の実施の形態より、さらに良くなる。 【００９９】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り本発明では高速の電動モータの出力軸に直結の減速
部に遊星ローラ減速機を使用しているので振動、騒音が
少ない。また、この遊星ローラ減速機の遊星ローラ軸キ
ャリアの出力軸に一体にピニオンが形成され、充分な減
速比が得られるように２段歯車減速機構を構成してお
り、このようにモータ及び２種類の減速機構が一体とな
って、ペダルハブの位置のユニットのケーシングに収容
された配置であるので、ユニットの回りに突出するもの
が無く、コンパクトで車輪への重量配分も良好となって
いる。 【０１００】自転車の補助動力としてこのモータ付遊星
ローラ減速機を使う場合、出力チエンスプロケットが通
常の自転車と同じ軸方向位置に配置できるので、被動側
のスプロケットも通常の位置のままで良い。 【０１０１】足踏トルクによる歯車の相対変位機構は、
自転車の走行中に一定値以上の足踏トルク値になって初
めて、電動モータが補助駆動を始めるような機械的な構
成としてあるので、電動モータの制御システムが簡単に
なる。 【０１０２】特に、課題解決手段の８）項〜１１）項の
歯車の相対変位検出機構では、部品点数を減らし、構造
が簡単なので製造コストの低減が可能となる。また、課
題解決手段の１２）項及び１３）項の発明ではトルク検
出の移動量取り出し用レバーの押力を受ける部分に相対
的な滑りを無くして、この部分の摩耗を無くし、耐久性
とトルク検出の精度を良好にすることができる。 【０１０３】課題解決手段の１４）項及び１５）項に述
べた歯車の相対変位検出機構は、セレーション軸上にお
いて変位検出用歯車をブッシュにより確実に支えること
ができるので、歯車の内セレーション部と軸受部の耐久
性をより良好とし、変位検出用歯車の偏り回転を無く
し、トルク検出精度を維持することができる。 【０１０４】課題解決手段の１６）項及び１７）項に述
べた歯車の相対変位検出機構は、セレーション軸上にお
いて変位検出用歯車をブッシュにより確実に支えること
により歯車の内セレーション部と軸受部の耐久性を良好
とし、変位検出用歯車の偏り回転を無くすと同時に、変
位量を倍増して検出器に伝えるので、検出器内の被検出
片の移動量が大きくなり、トルク検出精度を維持したま
ま大きな制御信号を発することができ、コントローラ内
の信号処理を確実容易とする。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態に係る電動自転車用駆動ユ
ニットを取付けた自転車の側面図である。 【図２】本発明の第一の実施の形態に係る電動自転車駆
動ユニットの側断面図である。 【図３】図２中の足踏トルクに伴う角度変位機構を示す
部分図である。 【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。 【図５】図２中の足踏トルクに伴う角度変位を取り出す
角度変位検出機構のローラ部を示す斜視図である。 【図６】図２中の角度変位検出機構の部分図である。 【図７】図２のＢ−Ｂ断面断面図である。 【図８】図２に示す電動自転車駆動ユニットを使用した
自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図である。 【図９】本発明の第二の実施の形態に係る電動自転車用
駆動ユニットの側断面図である。 【図１０】図９に示す電動自転車用駆動ユニットを使用
した自転車の動力伝達、制御系統を示すブロック図であ
る。 【図１１】本発明の第三の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図１２】図１１のＣ−Ｃ線矢視図である。 【図１３】図１１のヘリカル溝軸９２の斜視図である。 【図１４】本発明の第四の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図１５】図１４のＤ−Ｄ線矢視図である。 【図１６】本発明の第五の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図１７】本発明の第六の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図１８】図１７の矢印Ｇ方向から見た第４の歯車の正
面図である。 【図１９】本発明の第七の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図２０】図１９のセレーション軸１３１の斜視図であ
る。 【図２１】本発明の第八の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図２２】図２１のＫ−Ｋ断面により梃子レバー及びそ
の周辺を示す図である。 【図２３】本発明の第九の実施の形態に係る角度変位検
出機構部を示す部分断面図である。 【図２４】従来の自転車の動力機構の概要を示す側面図
である。 【図２５】図２４の自転車の動力機構の平面図である。 【符号の説明】 ４ 駆動側チエンスプロケット ５ チエン １６ 補助動力付自転車 １７ 後輪 ３０ 電動自転車用駆動ユニット（第一の実施の形態） ３１ モータ ３８ モータケーシング ３９ クランク軸 ４０ 遊星ローラ減速機 ４１ 減速機構ケーシング ５０ ２段減速機構 ５５ 一方向クラッチ ５６ 第１の歯車 ５７ 第２の歯車 ５８ 一方向クラッチ ５９ 圧縮ばね ６０ 角度変位機構 ６１ 角度変位検出機構 ６２ 歯車 ６３ 歯車 ６３ａ，６４ａ 凹山形カム ６５ ローラ ６６ 圧縮ばね ７０ 電動自転車用駆動ユニット（第二の実施の形態） ７１ 第１の歯車 ７２ 第２の歯車 ７３ 歯車 ８１ 角度変位検出機構（第三の実施の形態） ８５ 角度変位検出計 ８９ 速度センサ ９１ 角度変位検出機構 ９２ ヘリカル溝軸 ９３ 歯車 ９４ 歯車 ９８ 歯車 １０３ 角度変位検出機構（第四の実施の形態） １０５ 圧縮ばね １０６ 軸受押え環 １０７ ボール軸受 １０８ 回り止め軸 １１０ 角度変位検出機構 １２０ 角度変位検出機構 １２１ ヘリカル溝軸 １２１ａ ヘリカル溝 １２３ 歯車 １２３ａ 突起 １３１ セレーション軸 １３１ａ ヘリカルセレーション １３２ ブッシュ １３３ 歯車 １３３ａ 内セレーション １４０ 角度変位検出機構 １４４ 梃子レバー １４４ａ 突出部 １４４ｂ 突起 １４４ｃ 突出板部 １４４ｄ 孔 １４５ 回り止めピン １４６ 圧縮バネ １４７ 検出レバー １４８ 変位検出器 １５０ 角度変位検出機構 １５１ 軸受押え板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大田 勝利 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内 (72)発明者 平林 正志 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 足踏ペダルのクランク軸と同心の出力軸
   をもつモータと、このモータの出力軸を太陽ローラとす
   る遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の減速軸
   回転をさらに減速する２段歯車減速機と、この２段歯車
   減速機の動力伝達経路に介在している第１の一方向クラ
   ッチと、前記２段歯車減速機の出力軸と噛み合う同心の
   最終段の第１の歯車を有している駆動側チエンスプロケ
   ットと、足踏ペダルのクランク軸に軸受を介して支えら
   れ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプロケット
   に伝える第２の一方向クラッチを備え前記第１の歯車と
   同じ噛合いピッチ径を有する第２の歯車と、前記第１の
   歯車に備えられた弾性体とこれに係合する第２の歯車の
   突出部材とにより構成され足踏トルクの大きさを弾性体
   の変形に伴う角度変位で表す角度変位機構と、この角度
   変位機構において発生した角度変位を検出する角度変位
   検出機構とを有し、 足踏トルクの大きさに対応して電動駆動の出力トルクを
   制御するように構成したことを特徴とする電動自転車用
   駆動ユニット。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する電動自転車用駆
   動ユニットにおいて、足踏トルクの大きさに対応して角
   度変位を検出する角度変位機構は、第１の歯車の側面に
   複数等分に配置した円周方向の突抜け長孔と、同長孔に
   収納された複数の圧縮ばねと、同圧縮ばねに回転の一方
   向だけに係合している第２の歯車の突出部材とを有して
   おり、足踏トルクに比例して前記圧縮ばねが短縮して両
   歯車間の相対的な角度変位を表すように構成したもので
   あることを特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項３】 〔請求項２〕に記載する電動自転車用駆
   動ユニットにおいて、前記足踏トルクを角度変位に変換
   する角度変位機構の第１の歯車の側面の円周方向の長孔
   に収納された複数の圧縮ばねに初圧力を与え、足踏トル
   クが小さい間は両歯車間の相対的な角度変位をしないよ
   うにしてモータの加勢範囲を制限するように構成したこ
   とを特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項４】 〔請求項２〕又は〔請求項３〕に記載す
   る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車
   と第２の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
   構は、前記第１及び第２の歯車にそれぞれ噛み合い、同
   軸上で回転する一対の歯車と、その双方の歯車の側面に
   それぞれに固設し環状の側面に複数等配分し対向して形
   成された凹山形カムと、この凹山形カムを互いに押す方
   向に付勢された圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム面
   によって形成される平行４辺形の中に挟んで置かれた複
   数のローラとを有しており、両歯車の相対角度変位が生
   じたとき、向かい合った凹山形カムがずれてローラがカ
   ムに乗り上がることにより、両歯車が軸方向に互いに離
   れるときの移動距離を、滑り板とレバーにより取り出
   し、このときの変位量を変位検出計で測ってモータ出力
   制御信号とするように構成したことを特徴とする電動自
   転車用駆動ユニット。 【請求項５】 足踏ペダルのクランク軸と同心の出力軸
   を有するモータと、このモータの出力軸を太陽ローラと
   する遊星ローラ減速機と、この遊星ローラ減速機の減速
   軸回転をさらに減速する２段歯車減速機と、この２段歯
   車減速機の動力伝達経路に介在している第１の一方向ク
   ラッチと、前記２段歯車減速機の出力軸と噛み合う同心
   の最終段の第１の歯車を有している駆動側チエンスプロ
   ケットと、足踏みペダルのクランク軸に軸受を介して支
   えられ同クランク軸の回転を前記駆動側チエンスプロケ
   ットに伝える第２の一方向クラッチを備え前記第１の歯
   車と同じ噛合いピッチ径を有する第２の歯車と、前記第
   １の歯車と噛み合う第３の歯車と前記第２の歯車に噛み
   合う第４の歯車とが同軸上に配置され、足踏トルクがこ
   の２組の歯車を経由して伝達され、第３の歯車と第４の
   歯車との間の伝達トルクにより軸方向に伝達トルクに比
   例する変位が生じるように作用するトルク検出機構とを
   有し、 足踏トルクの大きさに対応して電動駆動の出力トルクを
   制御するように構成したことを特徴とする電動自転車用
   駆動ユニット。 【請求項６】 〔請求項５〕に記載する電動自転車用駆
   動ユニットにおいて、第３の歯車と第４の歯車との間の
   伝達トルクにより軸方向に伝達トルクに比例する変位が
   生じる機能を持つトルク検出機構は、双方の歯車の側面
   にそれぞれに固設し環状の側面に複数等配分し対向して
   形成された凹山形カムと、この凹山形カムを互いに押す
   方向に付勢された圧縮ばねと、双方の凹山形カムのカム
   面によって形成される平行４辺形の中に挟んで置かれた
   複数ローラとを有しており、足踏トルクにより両歯車の
   相対角度変位が生じたとき、向かい合った凹山形カムが
   ずれてローラがカムに乗り上がることにより、両歯車が
   互いに軸方向に離れるときの移動距離を、滑り板とレバ
   ーにより取り出し、このときの変位量を変位検出計で測
   ってモータ出力制御信号とするように構成したことを特
   徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項７】 〔請求項６〕に記載する電動自転車用駆
   動ユニットにおいて、前記足踏トルク検出機構の対にな
   った凹山形カムを互いに押す方向に付勢された圧縮ばね
   に初圧力を与え、足踏トルクが小さい間は両歯車間の相
   対的な角度変位が生じないようにしてモータの加勢範囲
   を制限するように構成したことを特徴とする電動自転車
   用駆動ユニット。 【請求項８】 〔請求項１〕〜〔請求項３〕に記載する
   電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車と
   第２の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機構
   は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒軸
   部に複数のヘリカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前記
   第１の歯車に噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第３
   の歯車と、前記第２の歯車に噛み合いながら前記ヘリカ
   ル溝軸上で回転方向、軸方向とも摺動自在に遊合しその
   遊合内筒の段付き部の奥に前記ヘリカル溝軸のヘリカル
   溝と同数の軸線と平行な行き止まり溝を配置した第４の
   歯車と、ヘリカル溝軸のヘリカル溝と第４の歯車の行き
   止まり溝とに同時に係合するヘリカル溝と同数のボール
   と、同ボールを第４の歯車の行き止まり溝の奥に保持す
   るボール保持手段と、第４の歯車を第３の歯車側に押す
   方向に付勢する付勢手段と、第４の歯車が軸方向に移動
   する距離を検出しモータ出力制御信号を出力する検出手
   段とを備えたことを特徴とする電動自転車用駆動ユニッ
   ト。 【請求項９】 〔請求項８〕のボール保持手段、付勢手
   段及び検出手段は、第４の歯車の内筒の段部に嵌装され
   た円環板と、同円環板とヘリカル溝軸に固設してある座
   板の間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方向に
   付勢された圧縮ばねとを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と第２の
   歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が第３の
   歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯車がヘ
   リカル溝に沿って移動するボールに押されて軸方向に移
   動する距離を、第４の歯車の側面に当接しているレバー
   により取り出し、このときの変位量を変位検出計で測っ
   てモータ出力制御信号とするように構成したことを特徴
   とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項１０】 〔請求項１〕〜〔請求項３〕に記載す
   る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車
   と第２の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
   構は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間の円筒
   軸部に複数のヘリカル溝を配置したヘリカル溝軸と、前
   記第１の歯車に噛み合い前記ヘリカル溝軸に固設した第
   ３の歯車と、前記第２の歯車に噛み合いながら前記ヘリ
   カル溝軸に回転方向、軸方向とも摺動可能に遊合しその
   遊合内筒に前記ヘリカル溝軸のヘリカル溝と係合する同
   数の同じヘリカル角度を有する突起部を配置した第４の
   歯車とを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と第２の
   歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が第３の
   歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯車がヘ
   リカル溝に沿って移動する距離を検出しモータ出力制御
   信号とする検出手段を備えることを特徴とする電動自転
   車用駆動ユニット。 【請求項１１】 〔請求項１０〕の検出手段は、第４の
   歯車がヘリカル溝に沿って移動する距離を第４の歯車の
   側面に当接しているレバーにより取り出し、このときの
   変位量を変位検出計で測ってモータ出力制御信号とする
   ように構成したことを特徴とする電動自転車用駆動ユニ
   ット。 【請求項１２】 ［請求項８］に記載する電動自転車用
   駆動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角度
   変位を検出する角度変位検出機構において、前記第４の
   歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボール
   軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシン
   グとの間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方向
   に付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカル
   軸と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸と
   を加設し、 足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と第２の
   歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が第３の
   歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯車がヘ
   リカル溝に沿って移動するボールに押されて軸方向に移
   動する距離を、前記ボール軸受と軸受押え環を介し、同
   軸受押え環の側面に当接しているレバーにより取り出
   し、このときの変位量を変位検出計で測ってモータ出力
   制御信号とするように構成したことを特徴とする電動自
   転車用駆動ユニット。 【請求項１３】 ［請求項１０］に記載する電動自転車
   用駆動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角
   度変位を検出する角度変位検出機構において、前記第４
   の歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸受と、同ボー
   ル軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押え環とケーシ
   ングとの間に設置され第４の歯車を第３歯車側に押す方
   向に付勢してある圧縮ばねと、ケーシングに前記ヘリカ
   ル軸と平行に固設してある前記軸受押え環の回り止め軸
   とを加設し、 足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と第２の
   歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が第３の
   歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯車がヘ
   リカル溝に沿って移動する距離を、前記ボール軸受と軸
   受押え環を介し、同軸受押え環の側面に当接しているレ
   バーにより取り出し、このときの変位量を変位検出計で
   測ってモータ出力制御信号とするように構成したことを
   特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項１４】 ［請求項１］〜［請求項３］に記載す
   る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車
   と第２の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
   構は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒
   軸部とヘリカルセレーション部を備えたセレーション軸
   と、前記第１の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固
   設された第３の歯車と、前記第２の歯車に噛み合いなが
   ら前記セレーション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能
   に遊合するように内筒にブッシュを内嵌し同じ筒内に前
   記セレーション軸のヘリカルセレーションと係合する同
   じヘリカル角度の内セレーションを有した第４の歯車
   と、この第４の歯車の段付き軸筒部に外嵌するボール軸
   受と、同ボール軸受に外嵌する軸受押え環と、同軸受押
   え環とケーシングとの間に設置され第４の歯車を第３歯
   車側に押す方向に付勢してある圧縮ばねと、ケーシング
   に前記ヘリカル軸と平行に固設してある前記軸受押え環
   の回り止め軸とを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と第２の
   歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が第３の
   歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯車がヘ
   リカルセレーションに沿って移動する距離を、前記ボー
   ル軸受と軸受押え環を介し、同軸受押え環の側面に当接
   しているレバーにより取り出し、このときの変位量を変
   位検出計で測ってモータ出力制御信号とするように構成
   したことを特徴とする電動自転車用駆動ユニット。 【請求項１５】 ［請求項１４］に記載する電動自転車
   用駆動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角
   度変位を検出する角度変位検出機構において、前記第２
   の歯車に噛み合いながらセレーション軸に摺動可能に遊
   合するブッシュを内嵌した第４の歯車に代え、第２の歯
   車に噛み合いながら前記セレーション軸の軸部に回転方
   向、軸方向とも摺動可能に遊合しその同じ内筒の一部に
   前記セレーション軸のヘリカルセレーションと係合する
   内セレーションを有する低摩擦係数の第４の歯車を組み
   込んで構成したことを特徴とする電動自転車用駆動ユニ
   ット。 【請求項１６】 ［請求項１］〜［請求項３］に記載す
   る電動自転車用駆動ユニットにおいて、前記第１の歯車
   と第２の歯車の相対角度変位を検出する角度変位検出機
   構は、両端を軸受で回転自由に支えられ同軸受間に円筒
   軸部とヘリカルセレーション部を備えたセレーション軸
   と、前記第１の歯車に噛み合い前記セレーション軸に固
   設された第３の歯車と、前記第２の歯車に噛み合いなが
   ら前記セレーション軸に回転方向、軸方向とも摺動可能
   に遊合するように内筒に低摩擦性材料製のブッシュを内
   嵌し同じ筒内に前記セレーション軸のヘリカルセレーシ
   ョンと係合する同じヘリカル角度の内セレーションを有
   した第４の歯車と、前記第４の歯車の段付き軸筒部に外
   嵌するボール軸受と、リング状板に設けられた一方の突
   起端にケーシングに当接する支点を有しリングの両側に
   前記第４の歯車軸のボール軸受の外輪側面に当接して力
   点となる突起を備えリングの前記支点の反対側に突出し
   た板部において作用点を形成する梃子レバーと、ケーシ
   ングに固定され梃子レバーの作用点板部に設けた孔に挿
   嵌されているセレーション軸と平行の回り止めピンと、
   同梃子レバーを力点となる突起を介して第４の歯車軸の
   ボール軸受を押すように付勢してある圧縮ばねと、梃子
   レバーの作用点の移動距離を角度変位に換えて取出す変
   位検出計とを有しており、 足踏トルクの大きさに対応して前記第１の歯車と第２の
   歯車に相対角度変位が生じたとき、第４の歯車が第３の
   歯車に対して角度がずれることにより、第４の歯車がヘ
   リカルセレーションに沿って移動する距離を、第４の歯
   車軸のボール軸受の外輪側面に当接している梃子レバー
   により倍増し、梃子レバーの作用点の変位量を変位検出
   計により取出し、その検出値をモータ出力制御信号とす
   るように構成したことを特徴とする電動自転車用駆動ユ
   ニット。 【請求項１７】 ［請求項１６］に記載する電動自転車
   用駆動ユニットの前記第１の歯車と第２の歯車の相対角
   度変位を検出する角度変位検出機構において、前記第４
   の歯車の段付き軸筒部のボール軸受に外嵌しケーシング
   に固設してある回り止めピンにより回転方向を拘束され
   た軸受押え環を追設し、同軸受押え環を介して前記ボー
   ル軸受の外輪側面に前記梃子レバーのリング部の両側の
   突起を当接させるように構成したことを特徴とする電動
   自転車用駆動ユニット。