駆動ユニットおよびそれを含む車両
【課題】チェーンテンショナおよび本体部の破損が防止された駆動ユニットおよびそれを含む車両を提供する。
【解決手段】自転車１０は、後輪４０、駆動ユニット４８およびチェーン５０を含む。駆動ユニット４８は、本体部６８、クランク軸７０、駆動スプロケット７２、駆動力発生部７４、補助スプロケット７６およびチェーンテンショナ７８を含む。チェーンテンショナ７８は、張力付与部Ｔ、アーム部Ａ、支持ボルト１２２、支持ボルト１２８および引張ばね１３０を含む。アーム部Ａは、支持ボルト１２２を介して張力付与部Ｔを回転可能に支持し、かつ支持ボルト１２８を介して本体部６８に回動可能に支持される。駆動スプロケット７２と従動スプロケット４４とを連結するチェーン５０は、駆動スプロケット７２の下端部から支持ボルト１２８の下方を通って後輪４０へと延びる。
【解決手段】自転車１０は、後輪４０、駆動ユニット４８およびチェーン５０を含む。駆動ユニット４８は、本体部６８、クランク軸７０、駆動スプロケット７２、駆動力発生部７４、補助スプロケット７６およびチェーンテンショナ７８を含む。チェーンテンショナ７８は、張力付与部Ｔ、アーム部Ａ、支持ボルト１２２、支持ボルト１２８および引張ばね１３０を含む。アーム部Ａは、支持ボルト１２２を介して張力付与部Ｔを回転可能に支持し、かつ支持ボルト１２８を介して本体部６８に回動可能に支持される。駆動スプロケット７２と従動スプロケット４４とを連結するチェーン５０は、駆動スプロケット７２の下端部から支持ボルト１２８の下方を通って後輪４０へと延びる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動ユニットおよび車両に関し、より特定的には、チェーンの張力を自動的に調整するチェーンテンショナを備えた駆動ユニットおよびそれを含む車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、搭乗者のペダル踏力によって走行する自転車において、駆動ユニットによって発生される補助駆動力をペダル踏力に加えることによって自転車の走行を補助する技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ペダル踏力（人力駆動力）によって回転されるチェーンスプロケット、チェーンスプロケットの回転力を後輪に伝達するチェーン、および補助駆動力を発生するモータ駆動ユニットを備えた自転車が開示されている。この自転車では、モータ駆動ユニットにおいて発生される補助駆動力が人力駆動力とともにチェーンを介して後輪に伝達される。これにより、搭乗者は、坂道等においても自転車を楽に走行させることができる。
【０００４】
上述のようなチェーンを備えた自転車においては、一般に、チェーンの緩みを吸収するためのチェーンテンショナ（テンショナ装置）が設けられる。特許文献１に開示されている自転車では、モータ駆動ユニットのユニットケースの後端部にテンショナ装置が設けられている。このテンショナ装置は、支持軸を介してモータ駆動ユニットのユニットケースに揺動可能に支持される支持アームと、支持アームの先端部に回転自在に取り付けられるテンションプーリと、チェーンのテンションが増加する方向に支持アームを揺動させる付勢ばねとによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７６６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されているモータ駆動ユニットにおいては、テンションプーリによってチェーンを下方に引っ張ることができるように、支持アームはチェーンの下方においてユニットケースに支持されている。この場合、支持アームにおいてユニットケースに揺動可能に支持される部分（以下、ピボット部と称する。）と地面との間に十分な距離を確保することができなくなる。それにより、自転車の走行中に地面上の障害物が支持アームのピボット部に衝突しやすくなり、テンション装置が破損しやすくなる。また、ピボット部に障害物が衝突した場合、衝突による強い衝撃が支持軸を介して直接的にユニットケースに伝達され、ユニットケースが破損するおそれがある。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、チェーンテンショナおよび本体部の破損が防止された駆動ユニットおよびそれを含む車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の駆動ユニットは、搭乗者のペダル踏力を無端状のチェーンを介して後輪に伝達する車両において当該車両の走行を補助するために設けられる駆動ユニットであって、本体部と、本体部に回転可能に設けられ、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に搭乗者のペダル踏力によって回転されるべきクランク軸と、クランク軸と同軸状に設けられかつクランク軸から伝達される回転力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンが巻き掛けられるべき駆動スプロケットと、本体部に設けられ、出力軸を有しかつ車両の走行を補助するための補助駆動力を発生する駆動力発生部と、出力軸と同軸状に設けられかつ出力軸から伝達される補助駆動力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンが巻き掛けられるべき補助スプロケットと、本体部に設けられ、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンの張力を調整するべきチェーンテンショナとを備え、チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンが巻き掛けられかつチェーンに張力を与えるべき張力付与部と、張力付与部を支持する第１支持部と、張力付与部が第１支持部を中心として回転できるように第１支持部を介して張力付与部を回転可能に支持するアーム部と、本体部とアーム部とを連結しかつアーム部を揺動可能に支持する第２支持部と、張力付与部からチェーンに張力が与えられる方向にアーム部を付勢する付勢部材とを含み、出力軸は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にクランク軸よりも後方に位置するように配置され、第１支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に出力軸よりも後方に位置するように配置され、駆動スプロケット、補助スプロケットおよび張力付与部は、車両においてチェーンが巻き掛けられた場合にチェーンが駆動スプロケットの下端部、補助スプロケットの上端部、および張力付与部の下端部を順に通るように配置され、チェーンテンショナの第２支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に駆動スプロケットの下端部から後輪に向かって延びるチェーンが第２支持部の下方を通るように配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の駆動ユニットは、請求項１に記載の駆動ユニットにおいて、第２支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンの回転軌道の内側に位置するように設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の駆動ユニットは、請求項１または２に記載の駆動ユニットにおいて、付勢部材は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に張力付与部からチェーンに前方向の力が与えられるようにアーム部を付勢することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の駆動ユニットは、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニットにおいて、付勢部材は引張ばねを含み、引張ばねの一端はアーム部に連結され、引張ばねの他端は本体部に連結されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の駆動ユニットは、請求項４に記載の駆動ユニットにおいて、引張ばねは、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に引張ばねの他端が張力付与部よりも前方において本体部に連結されるように配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の駆動ユニットは、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニットにおいて、第１支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に出力軸よりも下方に位置するように配置され、第２支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に出力軸よりも上方に位置するように配置されることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の駆動ユニットは、請求項１から６のいずれかに記載の駆動ユニットにおいて、第１支持部および第２支持部を通る直線をアーム部の基準線とした場合に、チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが車両に取り付けられた状態において張力付与部の下端部から後輪に向かって延びるチェーンに対する基準線の傾斜角度が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるように設けられることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の車両は、請求項１から７のいずれかに記載の駆動ユニットを含む。
【００１６】
請求項１に記載の駆動ユニットでは、チェーンテンショナのアーム部を揺動可能に支持する第２支持部は、当該駆動ユニットを車両に設けた場合に駆動スプロケットの下端部から後輪に向かって延びるチェーンが第２支持部の下方を通るように配置される。言い換えると、この駆動ユニットを車両に設けた場合には、第２支持部は、駆動スプロケットの下端部から後輪に向かって延びるチェーンの上方に配置される。この場合、地面と第２支持部との間に十分な距離を確保することができるので、車両の走行中に地面上の障害物が第２支持部に衝突することおよびアーム部のうち第２支持部の近傍の部分（以下、ピボット部と称する。）に衝突することを防止できる。これにより、チェーンテンショナの第２支持部およびピボット部が破損することを防止できる。また、第２支持部およびピボット部に障害物が衝突することを防止できるので、第２支持部から本体部に強い衝撃が伝達されることを防止できる。それにより、本体部の破損を防止できる。さらに、地面上の障害物が張力付与部またはアーム部の下端部に衝突した場合には、アーム部が第２支持部を中心として揺動することによって衝突による衝撃を緩和できる。それにより、チェーンテンショナの張力付与部およびアーム部が破損することを防止できる。また、衝突による強い衝撃が本体部に直接的に伝達されることを防止できるので、本体部の破損を防止できる。
【００１７】
請求項２に記載の駆動ユニットでは、第２支持部がチェーンの回転軌道の内側に位置するので、駆動ユニットを小型に構成できる。
【００１８】
請求項３に記載の駆動ユニットでは、付勢部材は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に張力付与部からチェーンに前方向の力が与えられるようにアーム部を付勢する。言い換えると、付勢部材は、アーム部が第２支持部を中心として前方に回動するようにアーム部を付勢する。このような構成において、車両の走行中に前方からアーム部または張力付与部に障害物が衝突した場合には、アーム部を第２支持部を中心として後方に回動させようとする力が障害物からアーム部に与えられる。ここで、付勢部材はアーム部を前方に付勢しているので、アーム部を後方に回動させようとする力は付勢部材によって吸収される。それにより、衝突によってアーム部に発生した衝撃を緩和できる。その結果、張力付与部およびアーム部が破損することを確実に防止できる。
【００１９】
請求項４に記載の駆動ユニットでは、付勢部材が引張ばねを含むので、付勢部材としてねじりばねを用いる場合よりも、大きな張力をチェーンに与えることができる。
【００２０】
請求項５に記載の駆動ユニットでは、引張ばねが張力付与部よりも前方において本体部に連結される。この場合、引張ばねは、アーム部を介して十分な力で張力付与部を前方に引っ張ることができる。それにより、十分な張力をチェーンに与えることができる。
【００２１】
請求項６に記載の駆動ユニットでは、第１支持部が出力軸よりも下方に位置し、第２支持部が出力軸よりも上方に位置するので、第１支持部と第２支持部とが十分に離間して設けられる。言い換えると、第１支持部と第２支持部とを連結するアーム部の長さが十分に長くなる。この場合、障害物が張力付与部またはアーム部の下端部に衝突したとしても、アーム部が変形する（折れ曲がる）ことによって衝撃を吸収することができる。それにより、アーム部から第２支持部を介して本体部に強い衝撃が伝達されることを十分に防止できるので、本体部が破損することを確実に防止できる。
【００２２】
請求項７に記載の駆動ユニットでは、張力付与部から後輪に向かって延びるチェーンの水平方向に対する傾斜角度が大きくなり過ぎることを防止できる。それにより、たとえば、チェーンを後輪側の従動スプロケットに巻き掛けた場合に、チェーンと従動スプロケットとの接触部の面積が小さくなり過ぎることを防止できる。その結果、後輪側の従動スプロケットの摩耗を防止できる。
【００２３】
駆動ユニットによって搭乗者のペダル踏力を補助することができる車両においては、車両の走行中に、地面上の障害物がチェーンテンショナに接触し、チェーンテンショナおよび駆動ユニットの本体部自体が破損する場合がある。したがって、チェーンテンショナおよび本体部の破損を防止できる請求項１から７に記載の駆動ユニットは、請求項８に記載するように、車両に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、チェーンテンショナおよび本体部の破損が防止された駆動ユニットおよびそれを含む車両が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施の形態にかかる駆動ユニットを備えた車両を示す右側面図である。
【図２】フレーム、駆動ユニットおよび従動スプロケットの関係を示す左側面図である。
【図３】駆動ユニットを示す断面図である。
【図４】チェーンテンショナを示す図である。（ａ）はチェーンテンショナを示す右側面図、（ｂ）は（ａ）のチェーンテンショナを矢印Ｂ方向に見た図、（ｃ）は（ａ）のチェーンテンショナを矢印Ｃ方向に見た図である。
【図５】従動スプロケット、チェーンおよびチェーンテンショナの関係を示す図である。（ａ）はチェーンに対するアーム部の基準線の傾斜角度が９０度よりも大きい状態を示す図であり、（ｂ）はチェーンに対する基準線の傾斜角度が９０度よりも小さい状態を示す図である。
【図６】従動スプロケットとチェーンとの関係を示す図である。（ａ）は水平方向に対するチェーンの傾斜角度が大きい状態を示す図であり、（ｂ）は水平方向に対するチェーンの傾斜角度が小さい状態を示す図である。
【図７】サブカバーとチェーンテンショナとの関係を示す図である。（ａ）はチェーンの伸びが小さいときの状態を示す図であり、（ｂ）はチェーンの伸びが大きいときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、以下においては、この発明に係る駆動ユニットを車両の一例である自転車に搭載した実施形態について説明する。この発明の実施形態の左右、前後、上下とは、自転車１０のシート３８に搭乗者がそのハンドル２８に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
【００２７】
図１を参照して、自転車１０は、前後方向に延びる車体フレーム１２を有する。図１および図２を参照して、車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４（図１参照）、ダウンチューブ１６、シートチューブ１８、ブラケット２０（図２参照）、一対のチェーンステイ２２（図１および図２においては右側のチェーンステイ２２のみ図示）および一対のシートステイ２４（図１および図２においては右側のシートステイ２４のみ図示）を含む。
【００２８】
図１を参照して、ヘッドパイプ１４は、車体フレーム１２の前端部に設けられる。ダウンチューブ１６は、ヘッドパイプ１４から後方斜め下方に向かって延びるように設けられる。図１および図２を参照して、シートチューブ１８は、ダウンチューブ１６の後端部から上方斜め後方に向かって延びるように設けられる。
【００２９】
図２を参照して、ブラケット２０は、ダウンチューブ１６の後端部から後方に向かって延びるように設けられる。一対のチェーンステイ２２は、ブラケット２０の後端部から後方に向かって延びるように設けられる。
【００３０】
図１を参照して、一対のシートステイ２４は、シートチューブ１８の上端部から後方斜め下方に向かって延びるように設けられる。一対のシートステイ２４の下端部は、一対のチェーンステイ２２の後端部にそれぞれ接続される。
【００３１】
ヘッドパイプ１４には、ハンドルステム２６が回転自在に挿通される。ハンドルステム２６の上端部には、ハンドル２８が固定される。ハンドルステム２６の下端部には、フロントフォーク３０が固定される。フロントフォーク３０の下端部には、前輪３２が車軸３４を介して回転可能に支持される。シートチューブ１８には、シートパイプ３６が挿入される。シートパイプ３６の上端部には、シート３８が設けられる。一対のチェーンステイ２２の後端部には、後輪４０が車軸４２を介して回転可能に支持される。後輪４０の右側において車軸４２と同軸状に従動スプロケット４４が設けられる。従動スプロケット４４は、一方向クラッチ（図示せず）を介して後輪４０に連結される。後輪４０、車軸４２、従動スプロケット４４および一方向クラッチの関係については、一般に広く普及している自転車と同様であるので説明は省略する。
【００３２】
図２を参照して、複数（この実施形態では３つ）の締結具４６（たとえば、ボルトおよびナット等）によってブラケット２０に駆動ユニット４８が固定される。駆動ユニット４８の詳細は後述する。図１および図２を参照して、駆動ユニット４８の後述する駆動スプロケット７２と従動スプロケット４４とを連結するように、駆動スプロケット７２および従動スプロケット４４に無端状のチェーン５０が巻き掛けられる。なお、図１および図２においては、図面が煩雑になることを避けるためにチェーン５０を簡略化して示している。
【００３３】
図１を参照して、シートチューブ１８の後方には、駆動ユニット４８に供給される電力を蓄えるためのバッテリ５２が設けられる。駆動ユニット４８およびチェーン５０を覆うように、車体フレーム１２にチェーンカバー５４が取り付けられる。チェーンカバー５４は、駆動スプロケット７２の右方を覆いかつ前後方向に延びるメインカバー５６および駆動ユニット４８の後部の右方を覆うサブカバー５８を含む。駆動ユニット４８の後述するクランク軸７０の両端部にクランクアーム６０，６２が設けられる。クランクアーム６０，６２の先端部にペダル６４、６６がそれぞれ設けられる。
【００３４】
図３は、駆動ユニット４８を示す断面図である。なお、図３においては、図２のＸ−Ｘ線における駆動ユニット４８の断面を示している。
【００３５】
図２および図３を参照して、駆動ユニット４８は、本体部６８、クランク軸７０、駆動スプロケット７２、駆動力発生部７４（図３参照）、補助スプロケット７６およびチェーンテンショナ７８を含む。なお、図３においては、図面が煩雑になることを避けるために、チェーンテンショナ７８を簡略化して示している。
【００３６】
本体部６８は、左右から互いに組み合わされる第１ケース部８０および第２ケース部８２を含む。第１ケース部８０と第２ケース部８２とは、複数の締結具８４（たとえば、ボルトおよびナット等：図３においては１本のボルトのみ図示）によって互いに固定される。本体部６８は、上述の複数の締結具４６によってブラケット２０に取り付けられる。図２を参照して、第１ケース部８０の右側面において後端部には、右方向に突出する円柱状の係止部８０ａが設けられる。係止部８０ａは、チェーンテンショナ７８の後述するアーム部Ａの回転を規制するストッパーとして機能する。
【００３７】
図３を参照して、クランク軸７０は、本体部６８の前端部に回転可能に支持されかつ本体部６８を左右方向に貫通する。具体的には、クランク軸７０の一方側（この実施形態では右側）は、円筒形状の複数（この実施形態では２つ）の滑り軸受８６、一方向クラッチ８８の略円筒形状のインナー部材８８ａおよび転がり軸受９０を介して第１ケース部８０に回転可能に支持され、クランク軸７０の他方側（この実施形態では左側）は、転がり軸受９２を介して第２ケース部８２に回転可能に支持される。上述のように、クランク軸７０の両端部には、クランクアーム６０，６２（図１参照）が接続される。したがって、搭乗者がペダル６４、６６（図１参照）を踏み込むことによってクランク軸７０が回転する。
【００３８】
駆動スプロケット７２は、インナー部材８８ａの外周面の右端部に取り付けられる。クランク軸７０、インナー部材８８ａおよび駆動スプロケット７２は、同軸状に設けられる。駆動スプロケット７２とインナー部材８８ａとは、たとえばスプライン構造によって互いに接続される。これにより、駆動スプロケット７２はインナー部材８８ａと一体的に回転する。なお、インナー部材８８ａとクランク軸７０との間には滑り軸受８６が設けられているので、クランク軸７０の回転は直接的にはインナー部材８８ａおよび駆動スプロケット７２に伝達されない。クランク軸７０からインナー部材８８ａへの回転の伝達経路については後述する。
【００３９】
インナー部材８８ａと転がり軸受９２との間において、クランク軸７０と同軸状に略円筒形状の回転部材９４が設けられる。回転部材９４の右端部は、円筒形状の滑り軸受９６を介してクランク軸７０に支持され、回転部材９４の左端部は、たとえばスプライン構造によってクランク軸７０に接続される。これにより、回転部材９４はクランク軸７０と一体的に回転する。
【００４０】
回転部材９４と同軸状にトルク検出部９８が設けられる。トルク検出部９８は、たとえば、磁歪式のトルクセンサを含む。トルク検出部９８は、クランク軸７０（回転部材９４）のトルクを検出し、検出したトルクに応じた信号を自転車１０の図示しない制御装置に与える。制御装置は、トルク検出部９８から与えられる信号に基づいて後述の電動モータ１００を制御する。これにより、搭乗者のペダル踏力に応じた補助駆動力が電動モータ１００において発生される。
【００４１】
回転部材９４とインナー部材８８ａとを連結するように、一方向クラッチ８８の略円筒形状のアウター部８８ｂがクランク軸７０と同軸状に設けられる。アウター部８８ｂの左端部と回転部材９４の右端部とは、たとえばスプライン構造によって接続される。これにより、アウター部８８ｂは回転部材９４と一体的に回転する。アウター部８８ｂの右端部とインナー部材８８ａの左端部とは、アウター部８８ｂからインナー部材８８ａに前転方向（右側から見て時計回りの方向）の回転力が伝達されるが後転方向（右側から見て反時計回りの方向）の回転力が伝達されないように、たとえばラチェット構造によって接続される。したがって、搭乗者が自転車１０を前進させるためにペダル６４、６６を踏み込んでクランク軸７０を前転させた場合には、搭乗者のペダル踏力がクランク軸７０から回転部材９４およびアウター部８８ｂを介してインナー部材８８ａに伝達される。それにより、インナー部材８８ａおよび駆動スプロケット７２が前転する。一方、搭乗者がクランク軸７０を後転させても、その回転はインナー部材８８ａに伝達されない。したがって、インナー部材８８ａおよびクランク軸７０は後転しない。
【００４２】
駆動力発生部７４は、クランク軸７０よりも後方において第１ケース部８０と第２ケース部８２とによって収容される。駆動力発生部７４は、電動モータ１００、出力軸１０２およびギア１０４を含む。
【００４３】
電動モータ１００は、ステータ１００ａ、ロータ１００ｂおよび回転軸１００ｃを含み、自転車１０の走行を補助するための補助駆動力を発生する。電動モータ１００の左側を覆うように、第２ケース部８２にモータカバー１０６が取り付けられる。ステータ１００ａは、第２ケース部８２に固定される。回転軸１００ｃは、ロータ１００ｂを左右方向に貫通しかつロータ１００ｂに固定される。回転軸１００ｃは、転がり軸受１０８を介して第２ケース部８２に回転可能に支持されるとともに転がり軸受１１０を介してモータカバー１０６に回転可能に支持される。回転軸１００ｃの右端部には、ギア溝１００ｄが形成される。
【００４４】
出力軸１０２は、クランク軸７０よりも後方において本体部６８に回転可能に支持される。具体的には、出力軸１０２は、転がり軸受１１２を介して第１ケース部８０に回転可能に支持されるとともに転がり軸受１１４を介して第２ケース部８２に回転可能に支持される。出力軸１０２の右端部は、第１ケース部８０から右方向に突出している。
【００４５】
ギア１０４は、転がり軸受１１２と転がり軸受１１４との間において出力軸１０２と同軸状に設けられる。ギア１０４は、回転軸１００ｃのギア溝１００ｄと噛み合っている。これにより、電動モータ１００において発生された補助駆動力が回転軸１００ｃからギア１０４に伝達され、ギア１０４が回転する。この実施形態では、回転軸１００ｃが前転（右側から見て時計回りの方向の回転）するように電動モータ１００が設けられる。したがって、ギア１０４は回転軸１００ｃから伝達される補助駆動力によって後転（右側から見て反時計回りの方向の回転）する。
【００４６】
ギア１０４と出力軸１０２との間には、一方向クラッチ１１６が設けられる。一方向クラッチ１１６は、ギア１０４から出力軸１０２に後転方向の回転力を伝達するが前転方向の回転力を伝達しないように構成される。
【００４７】
補助スプロケット７６は、出力軸１０２の右端部において出力軸１０２と同軸状に設けられる。補助スプロケット７６と出力軸１０２とは、たとえばスプライン構造によって互いに接続される。これにより、駆動力発生部７４（電動モータ１００）において発生された補助駆動力が出力軸１０２から補助スプロケット７６に伝達され、補助スプロケット７６が回転（後転）する。
【００４８】
図２および図３を参照して、チェーンテンショナ７８は、第１ケース部８０の右側面の後端部に設けられる。図４は、チェーンテンショナ７８を示す図であり、（ａ）はチェーンテンショナ７８を示す右側面図であり、（ｂ）は（ａ）のチェーンテンショナ７８を矢印Ｂ方向に見た図であり、（ｃ）は（ａ）のチェーンテンショナ７８を矢印Ｃ方向に見た図である。なお、図４（ｂ）においては、チェーンテンショナ７８の構造を理解し易くするために、チェーンテンショナ７８の一部を断面で示している。
【００４９】
図４を参照して、チェーンテンショナ７８は、テンションスプロケット１１８、転がり軸受１２０、支持ボルト１２２、第１アーム１２４、第２アーム１２６、支持ボルト１２８および引張ばね１３０を含む。この実施形態では、テンションスプロケット１１８および転がり軸受１２０が張力付与部Ｔとして機能し、支持ボルト１２２が第１支持部として機能し、第１アーム１２４および第２アーム１２６がアーム部Ａとして機能し、支持ボルト１２８が第２支持部として機能し、引張ばね１３０が付勢部材として機能する。
【００５０】
第１アーム１２４および第２アーム１２６は、左右方向において互いに対向するように設けられる。図４（ａ）を参照して、第１アーム１２４は側面視略Ｌ字形状を有し、上下方向に延びる長手部１２４ａおよび長手部１２４ａの下端部から長手部１２４ａの幅方向に突出する突出部１２４ｂを含む。同様に、第２アーム１２６は側面視略Ｌ字形状を有し、上下方向に延びる長手部１２６ａおよび長手部１２６ａの下端部から長手部１２６ａの幅方向に延びる突出部１２６ｂ（図４（ｃ）参照）を含む。長手部１２６ａは長手部１２４ａよりもやや長く形成される。突出部１２４ｂと突出部１２６ｂとは、略同一の形状を有する。
【００５１】
テンションスプロケット１１８は略円環形状を有する。図４（ｂ）を参照して、テンションスプロケット１１８の内周面に転がり軸受１２０が設けられる。テンションスプロケット１１８および転がり軸受１２０は、第１アーム１２４の長手部１２４ａの下端部と第２アーム１２６の長手部１２６ａの下端部との間に設けられる。転がり軸受１２０と長手部１２４ａとの間に円筒形状のカラー１３２が設けられ、転がり軸受１２０と長手部１２６ａとの間に円筒形状のカラー１３４が設けられる。長手部１２４ａの下端部、カラー１３２、転がり軸受１２０、カラー１３４および長手部１２６ａの下端部を貫通するように支持ボルト１２２が設けられる。支持ボルト１２２の先端部には、ナット１３６が取り付けられる。これにより、支持ボルト１２２がアーム部Ａ（第１アーム１２４および第２アーム１２６）の下端部に支持されるとともに、張力付与部Ｔ（テンションスプロケット１１８および転がり軸受１２０）が支持ボルト１２２に回転可能に支持される。すなわち、張力付与部Ｔが支持ボルト１２２を介してアーム部Ａに回転可能に支持される。図２を参照して、この実施形態では、支持ボルト１２２は、出力軸１０２よりも後方かつ下方に位置する。
【００５２】
図４（ｂ）を参照して、長手部１２４ａの上端部と長手部１２６ａの上端部とによって支持されるように、円筒形状のカラー１３８が設けられる。長手部１２４ａの上端部、カラー１３８および長手部１２６ａの上端部を貫通するように円筒形状のカラー１４０が設けられる。カラー１４０は、長手部１２４ａ、カラー１３８および長手部１２６ａに対して回転可能である。カラー１４０を貫通するように、支持ボルト１２８が設けられる。支持ボルト１２８は、カラー１４０に対して回転可能である。図２および図３を参照して、支持ボルト１２８の先端部は、出力軸１０２よりも後方において第１ケース部８０の上端部に固定される。これにより、支持ボルト１２８によってアーム部Ａの上端部と第１ケース部８０（本体部６８）とが連結されかつアーム部Ａが支持ボルト１２８によって揺動可能に支持される。図２を参照して、この実施形態では、支持ボルト１２８は、自転車１０を右側から見た場合に、チェーン５０の回転軌道の内側に位置する。また、駆動スプロケット７２の下端部から後輪４０（図１参照）に向かって延びるチェーン５０は、支持ボルト１２８の下方を通る。さらに、支持ボルト１２８は、出力軸１０２よりも上方に位置する。
【００５３】
図４（ｃ）を参照して、第１アーム１２４の突出部１２４ｂと第２アーム１２６の突出部１２６ｂとによって支持されるように、円筒形状のカラー１４２が設けられる。突出部１２４ｂ、カラー１４２および突出部１２６ｂを貫通するように支持ボルト１４４が設けられる。支持ボルト１４４の先端部には、ナット１４６が取り付けられる。これにより、カラー１４２が第１アーム１２４の突出部１２４ｂおよび第２アーム１２６の突出部１２６ｂに支持される。引張ばね１３０の一端は、カラー１４２に引っ掛けられる。これにより、引張ばね１３０の一端がカラー１４２および支持ボルト１４４を介してアーム部Ａに連結される。図２を参照して、引張ばね１３０の他端は、第１ケース部８０の右側面に固定されたボルト１４８に引っ掛けられる。これにより、引張ばね１３０の他端がボルト１４８を介して第１ケース部８０（本体部６８）に連結される。ボルト１４８は、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａよりも前方において第１ケース部８０に固定される。これにより、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａが引張ばね１３０によって前方に引っ張られる。
【００５４】
図２を参照して、駆動スプロケット７２と従動スプロケット４４とを連結する無端状のチェーン５０は、駆動スプロケット７２の下端部から補助スプロケット７６の上端部を通った後、張力付与部Ｔのテンションスプロケット１１８の下端部を通って従動スプロケット４４へ向かうように巻き掛けられる。上述のように、張力付与部Ｔは、引張ばね１３０によって前方に引っ張られているので、張力付与部Ｔからチェーン５０に前方向の力が与えられる。すなわち、張力付与部Ｔからチェーン５０に張力が与えられる。これにより、チェーン５０自体が伸びてしまった場合でも、チェーン５０の張力を一定に保つことができる。
【００５５】
なお、図５（ａ）を参照して、この実施形態では、支持ボルト１２２の中心軸および支持ボルト１２８の中心軸を通る直線をアーム部Ａの基準線Ｌ１とした場合、張力付与部Ｔの下端部から従動スプロケット４４（後輪４０：図１参照）に向かって延びるチェーン５０に対する基準線Ｌ１の傾斜角度Ｄ１は、自転車１０の組み立て時（チェーン５０に伸びが生じていないとき）には、９０度よりも大きく設定される。この状態からチェーン５０に伸びが生じることによって、アーム部Ａおよび張力付与部Ｔは支持ボルト１２８を中心として前方に向かって回動する。この実施形態では、図５（ｂ）に示すように、アーム部Ａおよび張力付与部Ｔは、傾斜角度Ｄ１が９０度よりも小さくなる位置まで回動することができる。
【００５６】
ここで、図６を参照して、張力付与部Ｔ（図５参照）から従動スプロケット４４に向かって延びるチェーン５０の水平方向に対する傾斜角度Ｄ２が大きい場合（図６（ａ）参照）には、傾斜角度Ｄ２が小さい場合（図６（ｂ）参照）に比べて、チェーン５０と従動スプロケット４４との接触部の面積が小さくなる。この場合、チェーン５０と従動スプロケット４４との接触部における単位面積当たりの負荷が大きくなり、従動スプロケット４４が摩耗し易くなる。従来の自転車では、チェーン５０に伸びが生じた場合には、チェーンテンショナの張力付与部が下方に移動することによってチェーン５０に張力を与えていた。そのため、従来の自転車では、チェーン５０の伸びとともに張力付与部が下方に移動し、傾斜角度Ｄ２が大きくなってしまう。これにより、従来の自転車では、従動スプロケット４４が摩耗し易かった。
【００５７】
ここで、図５を参照して、自転車１０においては、チェーンテンショナ７８の張力付与部Ｔは、支持ボルト１２８を中心とする円軌道上を通るように移動する。したがって、傾斜角度Ｄ２（図６参照）は、傾斜角度Ｄ１が９０度のときに最大になる。また、上述のように、自転車１０では、傾斜角度Ｄ１が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるようにチェーンテンショナ７８が設けられる。これらの構成によって、自転車１０では、傾斜角度Ｄ１が９０度よりも大きい場合には、チェーン５０の伸びとともに傾斜角度Ｄ２（図６参照）が大きくなるが、傾斜角度Ｄ１が９０度よりも小さい場合には、チェーン５０の伸びとともに傾斜角度Ｄ２（図６参照）が小さくなる。これにより、傾斜角度Ｄ２が大きくなり過ぎることを防止でき、従動スプロケット４４の摩耗を防止できる。
【００５８】
図７を参照して、サブカバー５８は、その下端部から下方に向かって突起する突起部５８ａおよび突起部５８ｂを有する。突起部５８ｂは、突起部５８ａから離間するように突起部５８ａよりも前方に設けられる。サブカバー５８およびチェーンテンショナ７８は、自転車１０の右側から見た場合にアーム部Ａの下端部がサブカバー５８の下端から下方に突出するように配置される。より具体的には、自転車１０の右側から見た場合にチェーンテンショナ７８の支持ボルト１４４がサブカバー５８から露出し、かつ支持ボルト１４４と突起部５８ａ，５８ｂとが略同一の高さになるようにサブカバー５８およびチェーンテンショナ７８が配置される。
【００５９】
この実施形態では、突起部５８ａは、アーム部Ａの初期位置を示すマークとして用いられ、突起部５８ｂは、利用者またはメンテナンス作業者にチェーン５０の張力調整（たとえば、車軸４２（図１参照）の後方への移動）を促すためのマークとして用いられる。したがって、たとえば、自転車１０の組み立て時には、図７（ａ）に示すように、自転車１０の右側から見た場合に支持ボルト１４４と突起部５８ａとが重なるように、チェーン５０の張力が調整される。また、たとえば、図７（ｂ）に示すように、アーム部Ａが前方に回動し、支持ボルト１４４が突起部５８ｂよりも後方まで移動した場合には、利用者またはメンテナンス作業者は、チェーン５０の伸びが大きくなったことを容易に認識することができる。これにより、利用者またはメンテナンス作業者は、チェーン５０の調整の必要性を容易に認識することができる。
【００６０】
また、自転車１０では、アーム部Ａがサブカバー５８から露出しているので、メンテナンス作業者は、チェーン５０の張力調整時に、サブカバー５８を取り外すことなくアーム部Ａの移動量（後方への回動量）を確認することができる。さらに、アーム部Ａの初期位置を示すマークとして突起部５８ａが設けられているので、メンテナンス作業者は、チェーン５０の張力調整に必要十分な作業量を容易に認識できる。具体的には、メンテナンス作業者は、たとえば、図７（ａ）に示す状態になるように、車軸４２（図１参照）を後方に移動させて、アーム部Ａを後方に回動させればよい。このようにして、メンテナンス作業者は、サブカバー５８を取り外すことなくチェーン５０の張力調整を容易かつ適切に行うことができ、作業効率が向上する。
【００６１】
以下、自転車１０の作用効果を説明する。
自転車１０では、搭乗者のペダル踏力は、クランクアーム６０，６２、クランク軸７０、駆動スプロケット７２、チェーン５０および従動スプロケット４４を介して後輪４０に伝達される。それにより、自転車１０が走行する。また、駆動ユニット４８の駆動力発生部７４において発生された補助駆動力が、出力軸１０２、補助スプロケット７６、チェーン５０および従動スプロケット４４を介して後輪４０に伝達される。それにより、自転車１０の走行が補助される。
【００６２】
駆動ユニット４８には、チェーン５０の張力を自動的に調整するためのチェーンテンショナ７８が設けられる。チェーンテンショナ７８のアーム部Ａを揺動可能に支持する支持ボルト１２８は、駆動スプロケット７２の下端部から後輪４０に向かって延びるチェーン５０が支持ボルト１２８の下方を通るように配置される。言い換えると、支持ボルト１２８は、駆動スプロケット７２の下端部から後輪４０に向かって延びるチェーン５０の上方に配置される。この場合、地面と支持ボルト１２８との間に十分な距離を確保することができるので、自転車１０の走行中に地面上の障害物が支持ボルト１２８に衝突することおよびアーム部Ａのうち支持ボルト１２８の近傍の部分Ｐ（図４（ａ）参照：以下、ピボット部Ｐと称する）に衝突することを防止できる。これにより、支持ボルト１２８およびピボット部Ｐが破損することを防止できる。また、支持ボルト１２８およびピボット部Ｐに障害物が衝突することを防止できるので、支持ボルト１２８から本体部６８に強い衝撃が伝達されることを防止できる。それにより、本体部６８の破損を防止できる。さらに、地面上の障害物が張力付与部Ｔまたはアーム部Ａの下端部に衝突した場合には、アーム部Ａが支持ボルト１２８を中心として揺動することによって衝突による衝撃を緩和できる。それにより、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａが破損することを防止できる。また、衝突による強い衝撃が本体部６８に直接的に伝達されることを防止できるので、本体部６８の破損を防止できる。
【００６３】
また、自転車１０では、支持ボルト１２８がチェーンの回転軌道の内側に位置する。それにより、駆動ユニット４８を小型に構成できる。
【００６４】
また、駆動ユニット４８においては、引張ばね１３０は、張力付与部Ｔからチェーン５０に前方向の力が与えられるようにアーム部Ａを付勢する。言い換えると、引張ばね１３０は、アーム部Ａが支持ボルト１２８を中心として前方に回動するようにアーム部Ａを付勢する。このような構成において、自転車１０の走行中に前方からアーム部Ａまたは張力付与部Ｔに障害物が衝突した場合には、アーム部Ａを支持ボルト１２８を中心として後方に回動させようとする力が障害物からアーム部Ａに与えられる。ここで、引張ばね１３０はアーム部Ａを前方に付勢しているので、アーム部Ａを後方に回動させようとする力は引張ばね１３０によって吸収される。それにより、衝突によってアーム部Ａに発生した衝撃を緩和できる。その結果、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａが破損することを確実に防止できる。
【００６５】
また、駆動ユニット４８では、付勢部材として引張ばね１３０を用いているので、付勢部材としてねじりばねを用いる場合よりも、大きな張力をチェーン５０に与えることができる。
【００６６】
また、駆動ユニット４８では、引張ばね１３０が張力付与部Ｔよりも前方において本体部６８に連結される。この場合、引張ばね１３０は、アーム部Ａを介して十分な力で張力付与部Ｔを前方に引っ張ることができる。それにより、十分な張力をチェーン５０に与えることができる。
【００６７】
また、駆動ユニット４８では、支持ボルト１２２が出力軸１０２よりも下方に位置し、支持ボルト１２８が出力軸１０２よりも上方に位置するので、支持ボルト１２２と支持ボルト１２８とが十分に離間して設けられる。言い換えると、支持ボルト１２２と支持ボルト１２８とを連結するアーム部Ａの長さが十分に長くなる。この場合、障害物が張力付与部Ｔまたはアーム部Ａの下端部に衝突したとしても、アーム部Ａが変形する（折れ曲がる）ことによって衝撃を吸収することができる。それにより、アーム部Ａから支持ボルト１２８を介して本体部６８に強い衝撃が伝達されることを十分に防止できるので、本体部６８が破損することを確実に防止できる。
【００６８】
また、駆動ユニット４８では、張力付与部Ｔの下端部から後輪４０に向かって延びるチェーン５０に対するアーム部Ａの基準線Ｌ１の傾斜角度Ｄ１が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるようにチェーンテンショナ７８が設けられる。この場合、張力付与部Ｔから後輪４０に向かって延びるチェーン５０の水平方向に対する傾斜角度Ｄ２が大きくなり過ぎることを防止できる。それにより、チェーン５０と従動スプロケット４４との接触部の面積が小さくなり過ぎることを防止できる。その結果、従動スプロケット４４の摩耗を防止できる。
【００６９】
また、駆動ユニット４８では、チェーンテンショナ７８のアーム部Ａを揺動可能に支持する支持ボルト１２８が出力軸１０２および補助スプロケット７６よりも後方に配置されている。それにより、出力軸１０２および補助スプロケット７６の後方にアーム部Ａを配置することができる。ここで、アーム部を揺動可能に支持する支持部を出力軸１０２の下方に配置する従来のチェーンテンショナでは、補助スプロケット７６および出力軸１０２の下方にアーム部を配置する必要がある。そのため、補助スプロケット７６がチェーン５０を巻き込んだ場合には、アーム部にチェーン５０が噛み込み、アーム部およびアーム部を支持する支持部が破損することがある。しかし、この駆動ユニット４８では、上述のようにアーム部Ａを補助スプロケット７６および出力軸１０２の後方に配置できるので、補助スプロケット７６がチェーン５０を巻き込んだ場合でも、アーム部Ａにチェーン５０が噛み込むことを防止できる。それにより、アーム部Ａおよび支持ボルト１２８が損傷することを防止できる。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、張力付与部Ｔからチェーン５０に張力が与えられる方向（前方）にアーム部Ａを付勢する付勢部材として引張ばね１３０を用いているが、付勢部材としてねじりばね等の他のばねを用いてもよい。付勢部材としてねじりばねを用いる場合には、たとえば、支持ボルト１２８と同軸状にねじりばねを設け、アーム部Ａを前方に向かって付勢してもよい。
【００７１】
また、上述の実施形態では、出力軸１０２を電動モータ１００の回転軸１００ｃとは別個に設けているが、電動モータの回転軸を出力軸として用いてもよい。この場合、電動モータの回転軸の先端部を本体部から突出させるとともに、回転軸の先端部に補助スプロケット７６を設ければよい。
【００７２】
また、上述の実施形態では、この発明に係る駆動ユニット４８を二輪の自転車１０に適用した場合について説明したが、この発明に係る駆動ユニットは三輪以上の車輪を有する自転車等の車両にも適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 自転車
１２ 車体フレーム
１４ ヘッドパイプ
１６ ダウンチューブ
１８ シートチューブ
２０ ブラケット
２２ チェーンステイ
４２ 車軸
４４ 従動プロケット
４８ 駆動ユニット
６８ 本体部
７０ クランク軸
７２ 駆動スプロケット
７４ 駆動力発生部
７６ 補助スプロケット
７８ チェーンテンショナ
８０ 第１ケース部
８２ 第２ケース部
１００ 電動モータ
１００ｃ 回転軸
１０２ 出力軸
１１８ テンションスプロケット
１２０ 転がり軸受
１２２，１２８ 支持ボルト
１２４ 第１アーム
１２６ 第２アーム
１３０ 引張ばね
Ａ アーム部
Ｔ 張力付与部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動ユニットおよび車両に関し、より特定的には、チェーンの張力を自動的に調整するチェーンテンショナを備えた駆動ユニットおよびそれを含む車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、搭乗者のペダル踏力によって走行する自転車において、駆動ユニットによって発生される補助駆動力をペダル踏力に加えることによって自転車の走行を補助する技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ペダル踏力（人力駆動力）によって回転されるチェーンスプロケット、チェーンスプロケットの回転力を後輪に伝達するチェーン、および補助駆動力を発生するモータ駆動ユニットを備えた自転車が開示されている。この自転車では、モータ駆動ユニットにおいて発生される補助駆動力が人力駆動力とともにチェーンを介して後輪に伝達される。これにより、搭乗者は、坂道等においても自転車を楽に走行させることができる。
【０００４】
上述のようなチェーンを備えた自転車においては、一般に、チェーンの緩みを吸収するためのチェーンテンショナ（テンショナ装置）が設けられる。特許文献１に開示されている自転車では、モータ駆動ユニットのユニットケースの後端部にテンショナ装置が設けられている。このテンショナ装置は、支持軸を介してモータ駆動ユニットのユニットケースに揺動可能に支持される支持アームと、支持アームの先端部に回転自在に取り付けられるテンションプーリと、チェーンのテンションが増加する方向に支持アームを揺動させる付勢ばねとによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２７６６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されているモータ駆動ユニットにおいては、テンションプーリによってチェーンを下方に引っ張ることができるように、支持アームはチェーンの下方においてユニットケースに支持されている。この場合、支持アームにおいてユニットケースに揺動可能に支持される部分（以下、ピボット部と称する。）と地面との間に十分な距離を確保することができなくなる。それにより、自転車の走行中に地面上の障害物が支持アームのピボット部に衝突しやすくなり、テンション装置が破損しやすくなる。また、ピボット部に障害物が衝突した場合、衝突による強い衝撃が支持軸を介して直接的にユニットケースに伝達され、ユニットケースが破損するおそれがある。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、チェーンテンショナおよび本体部の破損が防止された駆動ユニットおよびそれを含む車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の駆動ユニットは、搭乗者のペダル踏力を無端状のチェーンを介して後輪に伝達する車両において当該車両の走行を補助するために設けられる駆動ユニットであって、本体部と、本体部に回転可能に設けられ、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に搭乗者のペダル踏力によって回転されるべきクランク軸と、クランク軸と同軸状に設けられかつクランク軸から伝達される回転力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンが巻き掛けられるべき駆動スプロケットと、本体部に設けられ、出力軸を有しかつ車両の走行を補助するための補助駆動力を発生する駆動力発生部と、出力軸と同軸状に設けられかつ出力軸から伝達される補助駆動力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンが巻き掛けられるべき補助スプロケットと、本体部に設けられ、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンの張力を調整するべきチェーンテンショナとを備え、チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンが巻き掛けられかつチェーンに張力を与えるべき張力付与部と、張力付与部を支持する第１支持部と、張力付与部が第１支持部を中心として回転できるように第１支持部を介して張力付与部を回転可能に支持するアーム部と、本体部とアーム部とを連結しかつアーム部を揺動可能に支持する第２支持部と、張力付与部からチェーンに張力が与えられる方向にアーム部を付勢する付勢部材とを含み、出力軸は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にクランク軸よりも後方に位置するように配置され、第１支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に出力軸よりも後方に位置するように配置され、駆動スプロケット、補助スプロケットおよび張力付与部は、車両においてチェーンが巻き掛けられた場合にチェーンが駆動スプロケットの下端部、補助スプロケットの上端部、および張力付与部の下端部を順に通るように配置され、チェーンテンショナの第２支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に駆動スプロケットの下端部から後輪に向かって延びるチェーンが第２支持部の下方を通るように配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の駆動ユニットは、請求項１に記載の駆動ユニットにおいて、第２支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合にチェーンの回転軌道の内側に位置するように設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の駆動ユニットは、請求項１または２に記載の駆動ユニットにおいて、付勢部材は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に張力付与部からチェーンに前方向の力が与えられるようにアーム部を付勢することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の駆動ユニットは、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニットにおいて、付勢部材は引張ばねを含み、引張ばねの一端はアーム部に連結され、引張ばねの他端は本体部に連結されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の駆動ユニットは、請求項４に記載の駆動ユニットにおいて、引張ばねは、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に引張ばねの他端が張力付与部よりも前方において本体部に連結されるように配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の駆動ユニットは、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニットにおいて、第１支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に出力軸よりも下方に位置するように配置され、第２支持部は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に出力軸よりも上方に位置するように配置されることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の駆動ユニットは、請求項１から６のいずれかに記載の駆動ユニットにおいて、第１支持部および第２支持部を通る直線をアーム部の基準線とした場合に、チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが車両に取り付けられた状態において張力付与部の下端部から後輪に向かって延びるチェーンに対する基準線の傾斜角度が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるように設けられることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の車両は、請求項１から７のいずれかに記載の駆動ユニットを含む。
【００１６】
請求項１に記載の駆動ユニットでは、チェーンテンショナのアーム部を揺動可能に支持する第２支持部は、当該駆動ユニットを車両に設けた場合に駆動スプロケットの下端部から後輪に向かって延びるチェーンが第２支持部の下方を通るように配置される。言い換えると、この駆動ユニットを車両に設けた場合には、第２支持部は、駆動スプロケットの下端部から後輪に向かって延びるチェーンの上方に配置される。この場合、地面と第２支持部との間に十分な距離を確保することができるので、車両の走行中に地面上の障害物が第２支持部に衝突することおよびアーム部のうち第２支持部の近傍の部分（以下、ピボット部と称する。）に衝突することを防止できる。これにより、チェーンテンショナの第２支持部およびピボット部が破損することを防止できる。また、第２支持部およびピボット部に障害物が衝突することを防止できるので、第２支持部から本体部に強い衝撃が伝達されることを防止できる。それにより、本体部の破損を防止できる。さらに、地面上の障害物が張力付与部またはアーム部の下端部に衝突した場合には、アーム部が第２支持部を中心として揺動することによって衝突による衝撃を緩和できる。それにより、チェーンテンショナの張力付与部およびアーム部が破損することを防止できる。また、衝突による強い衝撃が本体部に直接的に伝達されることを防止できるので、本体部の破損を防止できる。
【００１７】
請求項２に記載の駆動ユニットでは、第２支持部がチェーンの回転軌道の内側に位置するので、駆動ユニットを小型に構成できる。
【００１８】
請求項３に記載の駆動ユニットでは、付勢部材は、当該駆動ユニットが車両に設けられた場合に張力付与部からチェーンに前方向の力が与えられるようにアーム部を付勢する。言い換えると、付勢部材は、アーム部が第２支持部を中心として前方に回動するようにアーム部を付勢する。このような構成において、車両の走行中に前方からアーム部または張力付与部に障害物が衝突した場合には、アーム部を第２支持部を中心として後方に回動させようとする力が障害物からアーム部に与えられる。ここで、付勢部材はアーム部を前方に付勢しているので、アーム部を後方に回動させようとする力は付勢部材によって吸収される。それにより、衝突によってアーム部に発生した衝撃を緩和できる。その結果、張力付与部およびアーム部が破損することを確実に防止できる。
【００１９】
請求項４に記載の駆動ユニットでは、付勢部材が引張ばねを含むので、付勢部材としてねじりばねを用いる場合よりも、大きな張力をチェーンに与えることができる。
【００２０】
請求項５に記載の駆動ユニットでは、引張ばねが張力付与部よりも前方において本体部に連結される。この場合、引張ばねは、アーム部を介して十分な力で張力付与部を前方に引っ張ることができる。それにより、十分な張力をチェーンに与えることができる。
【００２１】
請求項６に記載の駆動ユニットでは、第１支持部が出力軸よりも下方に位置し、第２支持部が出力軸よりも上方に位置するので、第１支持部と第２支持部とが十分に離間して設けられる。言い換えると、第１支持部と第２支持部とを連結するアーム部の長さが十分に長くなる。この場合、障害物が張力付与部またはアーム部の下端部に衝突したとしても、アーム部が変形する（折れ曲がる）ことによって衝撃を吸収することができる。それにより、アーム部から第２支持部を介して本体部に強い衝撃が伝達されることを十分に防止できるので、本体部が破損することを確実に防止できる。
【００２２】
請求項７に記載の駆動ユニットでは、張力付与部から後輪に向かって延びるチェーンの水平方向に対する傾斜角度が大きくなり過ぎることを防止できる。それにより、たとえば、チェーンを後輪側の従動スプロケットに巻き掛けた場合に、チェーンと従動スプロケットとの接触部の面積が小さくなり過ぎることを防止できる。その結果、後輪側の従動スプロケットの摩耗を防止できる。
【００２３】
駆動ユニットによって搭乗者のペダル踏力を補助することができる車両においては、車両の走行中に、地面上の障害物がチェーンテンショナに接触し、チェーンテンショナおよび駆動ユニットの本体部自体が破損する場合がある。したがって、チェーンテンショナおよび本体部の破損を防止できる請求項１から７に記載の駆動ユニットは、請求項８に記載するように、車両に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、チェーンテンショナおよび本体部の破損が防止された駆動ユニットおよびそれを含む車両が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施の形態にかかる駆動ユニットを備えた車両を示す右側面図である。
【図２】フレーム、駆動ユニットおよび従動スプロケットの関係を示す左側面図である。
【図３】駆動ユニットを示す断面図である。
【図４】チェーンテンショナを示す図である。（ａ）はチェーンテンショナを示す右側面図、（ｂ）は（ａ）のチェーンテンショナを矢印Ｂ方向に見た図、（ｃ）は（ａ）のチェーンテンショナを矢印Ｃ方向に見た図である。
【図５】従動スプロケット、チェーンおよびチェーンテンショナの関係を示す図である。（ａ）はチェーンに対するアーム部の基準線の傾斜角度が９０度よりも大きい状態を示す図であり、（ｂ）はチェーンに対する基準線の傾斜角度が９０度よりも小さい状態を示す図である。
【図６】従動スプロケットとチェーンとの関係を示す図である。（ａ）は水平方向に対するチェーンの傾斜角度が大きい状態を示す図であり、（ｂ）は水平方向に対するチェーンの傾斜角度が小さい状態を示す図である。
【図７】サブカバーとチェーンテンショナとの関係を示す図である。（ａ）はチェーンの伸びが小さいときの状態を示す図であり、（ｂ）はチェーンの伸びが大きいときの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、以下においては、この発明に係る駆動ユニットを車両の一例である自転車に搭載した実施形態について説明する。この発明の実施形態の左右、前後、上下とは、自転車１０のシート３８に搭乗者がそのハンドル２８に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
【００２７】
図１を参照して、自転車１０は、前後方向に延びる車体フレーム１２を有する。図１および図２を参照して、車体フレーム１２は、ヘッドパイプ１４（図１参照）、ダウンチューブ１６、シートチューブ１８、ブラケット２０（図２参照）、一対のチェーンステイ２２（図１および図２においては右側のチェーンステイ２２のみ図示）および一対のシートステイ２４（図１および図２においては右側のシートステイ２４のみ図示）を含む。
【００２８】
図１を参照して、ヘッドパイプ１４は、車体フレーム１２の前端部に設けられる。ダウンチューブ１６は、ヘッドパイプ１４から後方斜め下方に向かって延びるように設けられる。図１および図２を参照して、シートチューブ１８は、ダウンチューブ１６の後端部から上方斜め後方に向かって延びるように設けられる。
【００２９】
図２を参照して、ブラケット２０は、ダウンチューブ１６の後端部から後方に向かって延びるように設けられる。一対のチェーンステイ２２は、ブラケット２０の後端部から後方に向かって延びるように設けられる。
【００３０】
図１を参照して、一対のシートステイ２４は、シートチューブ１８の上端部から後方斜め下方に向かって延びるように設けられる。一対のシートステイ２４の下端部は、一対のチェーンステイ２２の後端部にそれぞれ接続される。
【００３１】
ヘッドパイプ１４には、ハンドルステム２６が回転自在に挿通される。ハンドルステム２６の上端部には、ハンドル２８が固定される。ハンドルステム２６の下端部には、フロントフォーク３０が固定される。フロントフォーク３０の下端部には、前輪３２が車軸３４を介して回転可能に支持される。シートチューブ１８には、シートパイプ３６が挿入される。シートパイプ３６の上端部には、シート３８が設けられる。一対のチェーンステイ２２の後端部には、後輪４０が車軸４２を介して回転可能に支持される。後輪４０の右側において車軸４２と同軸状に従動スプロケット４４が設けられる。従動スプロケット４４は、一方向クラッチ（図示せず）を介して後輪４０に連結される。後輪４０、車軸４２、従動スプロケット４４および一方向クラッチの関係については、一般に広く普及している自転車と同様であるので説明は省略する。
【００３２】
図２を参照して、複数（この実施形態では３つ）の締結具４６（たとえば、ボルトおよびナット等）によってブラケット２０に駆動ユニット４８が固定される。駆動ユニット４８の詳細は後述する。図１および図２を参照して、駆動ユニット４８の後述する駆動スプロケット７２と従動スプロケット４４とを連結するように、駆動スプロケット７２および従動スプロケット４４に無端状のチェーン５０が巻き掛けられる。なお、図１および図２においては、図面が煩雑になることを避けるためにチェーン５０を簡略化して示している。
【００３３】
図１を参照して、シートチューブ１８の後方には、駆動ユニット４８に供給される電力を蓄えるためのバッテリ５２が設けられる。駆動ユニット４８およびチェーン５０を覆うように、車体フレーム１２にチェーンカバー５４が取り付けられる。チェーンカバー５４は、駆動スプロケット７２の右方を覆いかつ前後方向に延びるメインカバー５６および駆動ユニット４８の後部の右方を覆うサブカバー５８を含む。駆動ユニット４８の後述するクランク軸７０の両端部にクランクアーム６０，６２が設けられる。クランクアーム６０，６２の先端部にペダル６４、６６がそれぞれ設けられる。
【００３４】
図３は、駆動ユニット４８を示す断面図である。なお、図３においては、図２のＸ−Ｘ線における駆動ユニット４８の断面を示している。
【００３５】
図２および図３を参照して、駆動ユニット４８は、本体部６８、クランク軸７０、駆動スプロケット７２、駆動力発生部７４（図３参照）、補助スプロケット７６およびチェーンテンショナ７８を含む。なお、図３においては、図面が煩雑になることを避けるために、チェーンテンショナ７８を簡略化して示している。
【００３６】
本体部６８は、左右から互いに組み合わされる第１ケース部８０および第２ケース部８２を含む。第１ケース部８０と第２ケース部８２とは、複数の締結具８４（たとえば、ボルトおよびナット等：図３においては１本のボルトのみ図示）によって互いに固定される。本体部６８は、上述の複数の締結具４６によってブラケット２０に取り付けられる。図２を参照して、第１ケース部８０の右側面において後端部には、右方向に突出する円柱状の係止部８０ａが設けられる。係止部８０ａは、チェーンテンショナ７８の後述するアーム部Ａの回転を規制するストッパーとして機能する。
【００３７】
図３を参照して、クランク軸７０は、本体部６８の前端部に回転可能に支持されかつ本体部６８を左右方向に貫通する。具体的には、クランク軸７０の一方側（この実施形態では右側）は、円筒形状の複数（この実施形態では２つ）の滑り軸受８６、一方向クラッチ８８の略円筒形状のインナー部材８８ａおよび転がり軸受９０を介して第１ケース部８０に回転可能に支持され、クランク軸７０の他方側（この実施形態では左側）は、転がり軸受９２を介して第２ケース部８２に回転可能に支持される。上述のように、クランク軸７０の両端部には、クランクアーム６０，６２（図１参照）が接続される。したがって、搭乗者がペダル６４、６６（図１参照）を踏み込むことによってクランク軸７０が回転する。
【００３８】
駆動スプロケット７２は、インナー部材８８ａの外周面の右端部に取り付けられる。クランク軸７０、インナー部材８８ａおよび駆動スプロケット７２は、同軸状に設けられる。駆動スプロケット７２とインナー部材８８ａとは、たとえばスプライン構造によって互いに接続される。これにより、駆動スプロケット７２はインナー部材８８ａと一体的に回転する。なお、インナー部材８８ａとクランク軸７０との間には滑り軸受８６が設けられているので、クランク軸７０の回転は直接的にはインナー部材８８ａおよび駆動スプロケット７２に伝達されない。クランク軸７０からインナー部材８８ａへの回転の伝達経路については後述する。
【００３９】
インナー部材８８ａと転がり軸受９２との間において、クランク軸７０と同軸状に略円筒形状の回転部材９４が設けられる。回転部材９４の右端部は、円筒形状の滑り軸受９６を介してクランク軸７０に支持され、回転部材９４の左端部は、たとえばスプライン構造によってクランク軸７０に接続される。これにより、回転部材９４はクランク軸７０と一体的に回転する。
【００４０】
回転部材９４と同軸状にトルク検出部９８が設けられる。トルク検出部９８は、たとえば、磁歪式のトルクセンサを含む。トルク検出部９８は、クランク軸７０（回転部材９４）のトルクを検出し、検出したトルクに応じた信号を自転車１０の図示しない制御装置に与える。制御装置は、トルク検出部９８から与えられる信号に基づいて後述の電動モータ１００を制御する。これにより、搭乗者のペダル踏力に応じた補助駆動力が電動モータ１００において発生される。
【００４１】
回転部材９４とインナー部材８８ａとを連結するように、一方向クラッチ８８の略円筒形状のアウター部８８ｂがクランク軸７０と同軸状に設けられる。アウター部８８ｂの左端部と回転部材９４の右端部とは、たとえばスプライン構造によって接続される。これにより、アウター部８８ｂは回転部材９４と一体的に回転する。アウター部８８ｂの右端部とインナー部材８８ａの左端部とは、アウター部８８ｂからインナー部材８８ａに前転方向（右側から見て時計回りの方向）の回転力が伝達されるが後転方向（右側から見て反時計回りの方向）の回転力が伝達されないように、たとえばラチェット構造によって接続される。したがって、搭乗者が自転車１０を前進させるためにペダル６４、６６を踏み込んでクランク軸７０を前転させた場合には、搭乗者のペダル踏力がクランク軸７０から回転部材９４およびアウター部８８ｂを介してインナー部材８８ａに伝達される。それにより、インナー部材８８ａおよび駆動スプロケット７２が前転する。一方、搭乗者がクランク軸７０を後転させても、その回転はインナー部材８８ａに伝達されない。したがって、インナー部材８８ａおよびクランク軸７０は後転しない。
【００４２】
駆動力発生部７４は、クランク軸７０よりも後方において第１ケース部８０と第２ケース部８２とによって収容される。駆動力発生部７４は、電動モータ１００、出力軸１０２およびギア１０４を含む。
【００４３】
電動モータ１００は、ステータ１００ａ、ロータ１００ｂおよび回転軸１００ｃを含み、自転車１０の走行を補助するための補助駆動力を発生する。電動モータ１００の左側を覆うように、第２ケース部８２にモータカバー１０６が取り付けられる。ステータ１００ａは、第２ケース部８２に固定される。回転軸１００ｃは、ロータ１００ｂを左右方向に貫通しかつロータ１００ｂに固定される。回転軸１００ｃは、転がり軸受１０８を介して第２ケース部８２に回転可能に支持されるとともに転がり軸受１１０を介してモータカバー１０６に回転可能に支持される。回転軸１００ｃの右端部には、ギア溝１００ｄが形成される。
【００４４】
出力軸１０２は、クランク軸７０よりも後方において本体部６８に回転可能に支持される。具体的には、出力軸１０２は、転がり軸受１１２を介して第１ケース部８０に回転可能に支持されるとともに転がり軸受１１４を介して第２ケース部８２に回転可能に支持される。出力軸１０２の右端部は、第１ケース部８０から右方向に突出している。
【００４５】
ギア１０４は、転がり軸受１１２と転がり軸受１１４との間において出力軸１０２と同軸状に設けられる。ギア１０４は、回転軸１００ｃのギア溝１００ｄと噛み合っている。これにより、電動モータ１００において発生された補助駆動力が回転軸１００ｃからギア１０４に伝達され、ギア１０４が回転する。この実施形態では、回転軸１００ｃが前転（右側から見て時計回りの方向の回転）するように電動モータ１００が設けられる。したがって、ギア１０４は回転軸１００ｃから伝達される補助駆動力によって後転（右側から見て反時計回りの方向の回転）する。
【００４６】
ギア１０４と出力軸１０２との間には、一方向クラッチ１１６が設けられる。一方向クラッチ１１６は、ギア１０４から出力軸１０２に後転方向の回転力を伝達するが前転方向の回転力を伝達しないように構成される。
【００４７】
補助スプロケット７６は、出力軸１０２の右端部において出力軸１０２と同軸状に設けられる。補助スプロケット７６と出力軸１０２とは、たとえばスプライン構造によって互いに接続される。これにより、駆動力発生部７４（電動モータ１００）において発生された補助駆動力が出力軸１０２から補助スプロケット７６に伝達され、補助スプロケット７６が回転（後転）する。
【００４８】
図２および図３を参照して、チェーンテンショナ７８は、第１ケース部８０の右側面の後端部に設けられる。図４は、チェーンテンショナ７８を示す図であり、（ａ）はチェーンテンショナ７８を示す右側面図であり、（ｂ）は（ａ）のチェーンテンショナ７８を矢印Ｂ方向に見た図であり、（ｃ）は（ａ）のチェーンテンショナ７８を矢印Ｃ方向に見た図である。なお、図４（ｂ）においては、チェーンテンショナ７８の構造を理解し易くするために、チェーンテンショナ７８の一部を断面で示している。
【００４９】
図４を参照して、チェーンテンショナ７８は、テンションスプロケット１１８、転がり軸受１２０、支持ボルト１２２、第１アーム１２４、第２アーム１２６、支持ボルト１２８および引張ばね１３０を含む。この実施形態では、テンションスプロケット１１８および転がり軸受１２０が張力付与部Ｔとして機能し、支持ボルト１２２が第１支持部として機能し、第１アーム１２４および第２アーム１２６がアーム部Ａとして機能し、支持ボルト１２８が第２支持部として機能し、引張ばね１３０が付勢部材として機能する。
【００５０】
第１アーム１２４および第２アーム１２６は、左右方向において互いに対向するように設けられる。図４（ａ）を参照して、第１アーム１２４は側面視略Ｌ字形状を有し、上下方向に延びる長手部１２４ａおよび長手部１２４ａの下端部から長手部１２４ａの幅方向に突出する突出部１２４ｂを含む。同様に、第２アーム１２６は側面視略Ｌ字形状を有し、上下方向に延びる長手部１２６ａおよび長手部１２６ａの下端部から長手部１２６ａの幅方向に延びる突出部１２６ｂ（図４（ｃ）参照）を含む。長手部１２６ａは長手部１２４ａよりもやや長く形成される。突出部１２４ｂと突出部１２６ｂとは、略同一の形状を有する。
【００５１】
テンションスプロケット１１８は略円環形状を有する。図４（ｂ）を参照して、テンションスプロケット１１８の内周面に転がり軸受１２０が設けられる。テンションスプロケット１１８および転がり軸受１２０は、第１アーム１２４の長手部１２４ａの下端部と第２アーム１２６の長手部１２６ａの下端部との間に設けられる。転がり軸受１２０と長手部１２４ａとの間に円筒形状のカラー１３２が設けられ、転がり軸受１２０と長手部１２６ａとの間に円筒形状のカラー１３４が設けられる。長手部１２４ａの下端部、カラー１３２、転がり軸受１２０、カラー１３４および長手部１２６ａの下端部を貫通するように支持ボルト１２２が設けられる。支持ボルト１２２の先端部には、ナット１３６が取り付けられる。これにより、支持ボルト１２２がアーム部Ａ（第１アーム１２４および第２アーム１２６）の下端部に支持されるとともに、張力付与部Ｔ（テンションスプロケット１１８および転がり軸受１２０）が支持ボルト１２２に回転可能に支持される。すなわち、張力付与部Ｔが支持ボルト１２２を介してアーム部Ａに回転可能に支持される。図２を参照して、この実施形態では、支持ボルト１２２は、出力軸１０２よりも後方かつ下方に位置する。
【００５２】
図４（ｂ）を参照して、長手部１２４ａの上端部と長手部１２６ａの上端部とによって支持されるように、円筒形状のカラー１３８が設けられる。長手部１２４ａの上端部、カラー１３８および長手部１２６ａの上端部を貫通するように円筒形状のカラー１４０が設けられる。カラー１４０は、長手部１２４ａ、カラー１３８および長手部１２６ａに対して回転可能である。カラー１４０を貫通するように、支持ボルト１２８が設けられる。支持ボルト１２８は、カラー１４０に対して回転可能である。図２および図３を参照して、支持ボルト１２８の先端部は、出力軸１０２よりも後方において第１ケース部８０の上端部に固定される。これにより、支持ボルト１２８によってアーム部Ａの上端部と第１ケース部８０（本体部６８）とが連結されかつアーム部Ａが支持ボルト１２８によって揺動可能に支持される。図２を参照して、この実施形態では、支持ボルト１２８は、自転車１０を右側から見た場合に、チェーン５０の回転軌道の内側に位置する。また、駆動スプロケット７２の下端部から後輪４０（図１参照）に向かって延びるチェーン５０は、支持ボルト１２８の下方を通る。さらに、支持ボルト１２８は、出力軸１０２よりも上方に位置する。
【００５３】
図４（ｃ）を参照して、第１アーム１２４の突出部１２４ｂと第２アーム１２６の突出部１２６ｂとによって支持されるように、円筒形状のカラー１４２が設けられる。突出部１２４ｂ、カラー１４２および突出部１２６ｂを貫通するように支持ボルト１４４が設けられる。支持ボルト１４４の先端部には、ナット１４６が取り付けられる。これにより、カラー１４２が第１アーム１２４の突出部１２４ｂおよび第２アーム１２６の突出部１２６ｂに支持される。引張ばね１３０の一端は、カラー１４２に引っ掛けられる。これにより、引張ばね１３０の一端がカラー１４２および支持ボルト１４４を介してアーム部Ａに連結される。図２を参照して、引張ばね１３０の他端は、第１ケース部８０の右側面に固定されたボルト１４８に引っ掛けられる。これにより、引張ばね１３０の他端がボルト１４８を介して第１ケース部８０（本体部６８）に連結される。ボルト１４８は、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａよりも前方において第１ケース部８０に固定される。これにより、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａが引張ばね１３０によって前方に引っ張られる。
【００５４】
図２を参照して、駆動スプロケット７２と従動スプロケット４４とを連結する無端状のチェーン５０は、駆動スプロケット７２の下端部から補助スプロケット７６の上端部を通った後、張力付与部Ｔのテンションスプロケット１１８の下端部を通って従動スプロケット４４へ向かうように巻き掛けられる。上述のように、張力付与部Ｔは、引張ばね１３０によって前方に引っ張られているので、張力付与部Ｔからチェーン５０に前方向の力が与えられる。すなわち、張力付与部Ｔからチェーン５０に張力が与えられる。これにより、チェーン５０自体が伸びてしまった場合でも、チェーン５０の張力を一定に保つことができる。
【００５５】
なお、図５（ａ）を参照して、この実施形態では、支持ボルト１２２の中心軸および支持ボルト１２８の中心軸を通る直線をアーム部Ａの基準線Ｌ１とした場合、張力付与部Ｔの下端部から従動スプロケット４４（後輪４０：図１参照）に向かって延びるチェーン５０に対する基準線Ｌ１の傾斜角度Ｄ１は、自転車１０の組み立て時（チェーン５０に伸びが生じていないとき）には、９０度よりも大きく設定される。この状態からチェーン５０に伸びが生じることによって、アーム部Ａおよび張力付与部Ｔは支持ボルト１２８を中心として前方に向かって回動する。この実施形態では、図５（ｂ）に示すように、アーム部Ａおよび張力付与部Ｔは、傾斜角度Ｄ１が９０度よりも小さくなる位置まで回動することができる。
【００５６】
ここで、図６を参照して、張力付与部Ｔ（図５参照）から従動スプロケット４４に向かって延びるチェーン５０の水平方向に対する傾斜角度Ｄ２が大きい場合（図６（ａ）参照）には、傾斜角度Ｄ２が小さい場合（図６（ｂ）参照）に比べて、チェーン５０と従動スプロケット４４との接触部の面積が小さくなる。この場合、チェーン５０と従動スプロケット４４との接触部における単位面積当たりの負荷が大きくなり、従動スプロケット４４が摩耗し易くなる。従来の自転車では、チェーン５０に伸びが生じた場合には、チェーンテンショナの張力付与部が下方に移動することによってチェーン５０に張力を与えていた。そのため、従来の自転車では、チェーン５０の伸びとともに張力付与部が下方に移動し、傾斜角度Ｄ２が大きくなってしまう。これにより、従来の自転車では、従動スプロケット４４が摩耗し易かった。
【００５７】
ここで、図５を参照して、自転車１０においては、チェーンテンショナ７８の張力付与部Ｔは、支持ボルト１２８を中心とする円軌道上を通るように移動する。したがって、傾斜角度Ｄ２（図６参照）は、傾斜角度Ｄ１が９０度のときに最大になる。また、上述のように、自転車１０では、傾斜角度Ｄ１が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるようにチェーンテンショナ７８が設けられる。これらの構成によって、自転車１０では、傾斜角度Ｄ１が９０度よりも大きい場合には、チェーン５０の伸びとともに傾斜角度Ｄ２（図６参照）が大きくなるが、傾斜角度Ｄ１が９０度よりも小さい場合には、チェーン５０の伸びとともに傾斜角度Ｄ２（図６参照）が小さくなる。これにより、傾斜角度Ｄ２が大きくなり過ぎることを防止でき、従動スプロケット４４の摩耗を防止できる。
【００５８】
図７を参照して、サブカバー５８は、その下端部から下方に向かって突起する突起部５８ａおよび突起部５８ｂを有する。突起部５８ｂは、突起部５８ａから離間するように突起部５８ａよりも前方に設けられる。サブカバー５８およびチェーンテンショナ７８は、自転車１０の右側から見た場合にアーム部Ａの下端部がサブカバー５８の下端から下方に突出するように配置される。より具体的には、自転車１０の右側から見た場合にチェーンテンショナ７８の支持ボルト１４４がサブカバー５８から露出し、かつ支持ボルト１４４と突起部５８ａ，５８ｂとが略同一の高さになるようにサブカバー５８およびチェーンテンショナ７８が配置される。
【００５９】
この実施形態では、突起部５８ａは、アーム部Ａの初期位置を示すマークとして用いられ、突起部５８ｂは、利用者またはメンテナンス作業者にチェーン５０の張力調整（たとえば、車軸４２（図１参照）の後方への移動）を促すためのマークとして用いられる。したがって、たとえば、自転車１０の組み立て時には、図７（ａ）に示すように、自転車１０の右側から見た場合に支持ボルト１４４と突起部５８ａとが重なるように、チェーン５０の張力が調整される。また、たとえば、図７（ｂ）に示すように、アーム部Ａが前方に回動し、支持ボルト１４４が突起部５８ｂよりも後方まで移動した場合には、利用者またはメンテナンス作業者は、チェーン５０の伸びが大きくなったことを容易に認識することができる。これにより、利用者またはメンテナンス作業者は、チェーン５０の調整の必要性を容易に認識することができる。
【００６０】
また、自転車１０では、アーム部Ａがサブカバー５８から露出しているので、メンテナンス作業者は、チェーン５０の張力調整時に、サブカバー５８を取り外すことなくアーム部Ａの移動量（後方への回動量）を確認することができる。さらに、アーム部Ａの初期位置を示すマークとして突起部５８ａが設けられているので、メンテナンス作業者は、チェーン５０の張力調整に必要十分な作業量を容易に認識できる。具体的には、メンテナンス作業者は、たとえば、図７（ａ）に示す状態になるように、車軸４２（図１参照）を後方に移動させて、アーム部Ａを後方に回動させればよい。このようにして、メンテナンス作業者は、サブカバー５８を取り外すことなくチェーン５０の張力調整を容易かつ適切に行うことができ、作業効率が向上する。
【００６１】
以下、自転車１０の作用効果を説明する。
自転車１０では、搭乗者のペダル踏力は、クランクアーム６０，６２、クランク軸７０、駆動スプロケット７２、チェーン５０および従動スプロケット４４を介して後輪４０に伝達される。それにより、自転車１０が走行する。また、駆動ユニット４８の駆動力発生部７４において発生された補助駆動力が、出力軸１０２、補助スプロケット７６、チェーン５０および従動スプロケット４４を介して後輪４０に伝達される。それにより、自転車１０の走行が補助される。
【００６２】
駆動ユニット４８には、チェーン５０の張力を自動的に調整するためのチェーンテンショナ７８が設けられる。チェーンテンショナ７８のアーム部Ａを揺動可能に支持する支持ボルト１２８は、駆動スプロケット７２の下端部から後輪４０に向かって延びるチェーン５０が支持ボルト１２８の下方を通るように配置される。言い換えると、支持ボルト１２８は、駆動スプロケット７２の下端部から後輪４０に向かって延びるチェーン５０の上方に配置される。この場合、地面と支持ボルト１２８との間に十分な距離を確保することができるので、自転車１０の走行中に地面上の障害物が支持ボルト１２８に衝突することおよびアーム部Ａのうち支持ボルト１２８の近傍の部分Ｐ（図４（ａ）参照：以下、ピボット部Ｐと称する）に衝突することを防止できる。これにより、支持ボルト１２８およびピボット部Ｐが破損することを防止できる。また、支持ボルト１２８およびピボット部Ｐに障害物が衝突することを防止できるので、支持ボルト１２８から本体部６８に強い衝撃が伝達されることを防止できる。それにより、本体部６８の破損を防止できる。さらに、地面上の障害物が張力付与部Ｔまたはアーム部Ａの下端部に衝突した場合には、アーム部Ａが支持ボルト１２８を中心として揺動することによって衝突による衝撃を緩和できる。それにより、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａが破損することを防止できる。また、衝突による強い衝撃が本体部６８に直接的に伝達されることを防止できるので、本体部６８の破損を防止できる。
【００６３】
また、自転車１０では、支持ボルト１２８がチェーンの回転軌道の内側に位置する。それにより、駆動ユニット４８を小型に構成できる。
【００６４】
また、駆動ユニット４８においては、引張ばね１３０は、張力付与部Ｔからチェーン５０に前方向の力が与えられるようにアーム部Ａを付勢する。言い換えると、引張ばね１３０は、アーム部Ａが支持ボルト１２８を中心として前方に回動するようにアーム部Ａを付勢する。このような構成において、自転車１０の走行中に前方からアーム部Ａまたは張力付与部Ｔに障害物が衝突した場合には、アーム部Ａを支持ボルト１２８を中心として後方に回動させようとする力が障害物からアーム部Ａに与えられる。ここで、引張ばね１３０はアーム部Ａを前方に付勢しているので、アーム部Ａを後方に回動させようとする力は引張ばね１３０によって吸収される。それにより、衝突によってアーム部Ａに発生した衝撃を緩和できる。その結果、張力付与部Ｔおよびアーム部Ａが破損することを確実に防止できる。
【００６５】
また、駆動ユニット４８では、付勢部材として引張ばね１３０を用いているので、付勢部材としてねじりばねを用いる場合よりも、大きな張力をチェーン５０に与えることができる。
【００６６】
また、駆動ユニット４８では、引張ばね１３０が張力付与部Ｔよりも前方において本体部６８に連結される。この場合、引張ばね１３０は、アーム部Ａを介して十分な力で張力付与部Ｔを前方に引っ張ることができる。それにより、十分な張力をチェーン５０に与えることができる。
【００６７】
また、駆動ユニット４８では、支持ボルト１２２が出力軸１０２よりも下方に位置し、支持ボルト１２８が出力軸１０２よりも上方に位置するので、支持ボルト１２２と支持ボルト１２８とが十分に離間して設けられる。言い換えると、支持ボルト１２２と支持ボルト１２８とを連結するアーム部Ａの長さが十分に長くなる。この場合、障害物が張力付与部Ｔまたはアーム部Ａの下端部に衝突したとしても、アーム部Ａが変形する（折れ曲がる）ことによって衝撃を吸収することができる。それにより、アーム部Ａから支持ボルト１２８を介して本体部６８に強い衝撃が伝達されることを十分に防止できるので、本体部６８が破損することを確実に防止できる。
【００６８】
また、駆動ユニット４８では、張力付与部Ｔの下端部から後輪４０に向かって延びるチェーン５０に対するアーム部Ａの基準線Ｌ１の傾斜角度Ｄ１が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるようにチェーンテンショナ７８が設けられる。この場合、張力付与部Ｔから後輪４０に向かって延びるチェーン５０の水平方向に対する傾斜角度Ｄ２が大きくなり過ぎることを防止できる。それにより、チェーン５０と従動スプロケット４４との接触部の面積が小さくなり過ぎることを防止できる。その結果、従動スプロケット４４の摩耗を防止できる。
【００６９】
また、駆動ユニット４８では、チェーンテンショナ７８のアーム部Ａを揺動可能に支持する支持ボルト１２８が出力軸１０２および補助スプロケット７６よりも後方に配置されている。それにより、出力軸１０２および補助スプロケット７６の後方にアーム部Ａを配置することができる。ここで、アーム部を揺動可能に支持する支持部を出力軸１０２の下方に配置する従来のチェーンテンショナでは、補助スプロケット７６および出力軸１０２の下方にアーム部を配置する必要がある。そのため、補助スプロケット７６がチェーン５０を巻き込んだ場合には、アーム部にチェーン５０が噛み込み、アーム部およびアーム部を支持する支持部が破損することがある。しかし、この駆動ユニット４８では、上述のようにアーム部Ａを補助スプロケット７６および出力軸１０２の後方に配置できるので、補助スプロケット７６がチェーン５０を巻き込んだ場合でも、アーム部Ａにチェーン５０が噛み込むことを防止できる。それにより、アーム部Ａおよび支持ボルト１２８が損傷することを防止できる。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、張力付与部Ｔからチェーン５０に張力が与えられる方向（前方）にアーム部Ａを付勢する付勢部材として引張ばね１３０を用いているが、付勢部材としてねじりばね等の他のばねを用いてもよい。付勢部材としてねじりばねを用いる場合には、たとえば、支持ボルト１２８と同軸状にねじりばねを設け、アーム部Ａを前方に向かって付勢してもよい。
【００７１】
また、上述の実施形態では、出力軸１０２を電動モータ１００の回転軸１００ｃとは別個に設けているが、電動モータの回転軸を出力軸として用いてもよい。この場合、電動モータの回転軸の先端部を本体部から突出させるとともに、回転軸の先端部に補助スプロケット７６を設ければよい。
【００７２】
また、上述の実施形態では、この発明に係る駆動ユニット４８を二輪の自転車１０に適用した場合について説明したが、この発明に係る駆動ユニットは三輪以上の車輪を有する自転車等の車両にも適用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ 自転車
１２ 車体フレーム
１４ ヘッドパイプ
１６ ダウンチューブ
１８ シートチューブ
２０ ブラケット
２２ チェーンステイ
４２ 車軸
４４ 従動プロケット
４８ 駆動ユニット
６８ 本体部
７０ クランク軸
７２ 駆動スプロケット
７４ 駆動力発生部
７６ 補助スプロケット
７８ チェーンテンショナ
８０ 第１ケース部
８２ 第２ケース部
１００ 電動モータ
１００ｃ 回転軸
１０２ 出力軸
１１８ テンションスプロケット
１２０ 転がり軸受
１２２，１２８ 支持ボルト
１２４ 第１アーム
１２６ 第２アーム
１３０ 引張ばね
Ａ アーム部
Ｔ 張力付与部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者のペダル踏力を無端状のチェーンを介して後輪に伝達する車両において当該車両の走行を補助するために設けられる駆動ユニットであって、
本体部と、
前記本体部に回転可能に設けられ、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記搭乗者のペダル踏力によって回転されるべきクランク軸と、
前記クランク軸と同軸状に設けられかつ前記クランク軸から伝達される回転力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンが巻き掛けられるべき駆動スプロケットと、
前記本体部に設けられ、出力軸を有しかつ前記車両の走行を補助するための補助駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記出力軸と同軸状に設けられかつ前記出力軸から伝達される前記補助駆動力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンが巻き掛けられるべき補助スプロケットと、
前記本体部に設けられ、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンの張力を調整するべきチェーンテンショナとを備え、
前記チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンが巻き掛けられかつ前記チェーンに張力を与えるべき張力付与部と、前記張力付与部を支持する第１支持部と、前記張力付与部が前記第１支持部を中心として回転できるように前記第１支持部を介して前記張力付与部を回転可能に支持するアーム部と、前記本体部と前記アーム部とを連結しかつ前記アーム部を揺動可能に支持する第２支持部と、前記張力付与部から前記チェーンに張力が与えられる方向に前記アーム部を付勢する付勢部材とを含み、
前記出力軸は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記クランク軸よりも後方に位置するように配置され、
前記第１支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記出力軸よりも後方に位置するように配置され、
前記駆動スプロケット、前記補助スプロケットおよび前記張力付与部は、前記車両において前記チェーンが巻き掛けられた場合に前記チェーンが前記駆動スプロケットの下端部、前記補助スプロケットの上端部、および前記張力付与部の下端部を順に通るように配置され、
前記チェーンテンショナの前記第２支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記駆動スプロケットの前記下端部から前記後輪に向かって延びる前記チェーンが前記第２支持部の下方を通るように配置される、駆動ユニット。
【請求項２】
前記第２支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンの回転軌道の内側に位置するように設けられる、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
前記付勢部材は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記張力付与部から前記チェーンに前方向の力が与えられるように前記アーム部を付勢する、請求項１または２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
前記付勢部材は引張ばねを含み、前記引張ばねの一端は前記アーム部に連結され、前記引張ばねの他端は前記本体部に連結される、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニット。
【請求項５】
前記引張ばねは、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記引張ばねの前記他端が前記張力付与部よりも前方において前記本体部に連結されるように配置される、請求項４に記載の駆動ユニット。
【請求項６】
前記第１支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記出力軸よりも下方に位置するように配置され、
前記第２支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記出力軸よりも上方に位置するように配置される、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニット。
【請求項７】
前記第１支持部および前記第２支持部を通る直線を前記アーム部の基準線とした場合に、前記チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが前記車両に取り付けられた状態において前記張力付与部の前記下端部から前記後輪に向かって延びる前記チェーンに対する前記基準線の傾斜角度が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるように設けられる、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】
請求項１から７のいずれかに記載の駆動ユニットを含む、車両。
【請求項１】
搭乗者のペダル踏力を無端状のチェーンを介して後輪に伝達する車両において当該車両の走行を補助するために設けられる駆動ユニットであって、
本体部と、
前記本体部に回転可能に設けられ、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記搭乗者のペダル踏力によって回転されるべきクランク軸と、
前記クランク軸と同軸状に設けられかつ前記クランク軸から伝達される回転力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンが巻き掛けられるべき駆動スプロケットと、
前記本体部に設けられ、出力軸を有しかつ前記車両の走行を補助するための補助駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記出力軸と同軸状に設けられかつ前記出力軸から伝達される前記補助駆動力に基づいて回転し、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンが巻き掛けられるべき補助スプロケットと、
前記本体部に設けられ、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンの張力を調整するべきチェーンテンショナとを備え、
前記チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンが巻き掛けられかつ前記チェーンに張力を与えるべき張力付与部と、前記張力付与部を支持する第１支持部と、前記張力付与部が前記第１支持部を中心として回転できるように前記第１支持部を介して前記張力付与部を回転可能に支持するアーム部と、前記本体部と前記アーム部とを連結しかつ前記アーム部を揺動可能に支持する第２支持部と、前記張力付与部から前記チェーンに張力が与えられる方向に前記アーム部を付勢する付勢部材とを含み、
前記出力軸は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記クランク軸よりも後方に位置するように配置され、
前記第１支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記出力軸よりも後方に位置するように配置され、
前記駆動スプロケット、前記補助スプロケットおよび前記張力付与部は、前記車両において前記チェーンが巻き掛けられた場合に前記チェーンが前記駆動スプロケットの下端部、前記補助スプロケットの上端部、および前記張力付与部の下端部を順に通るように配置され、
前記チェーンテンショナの前記第２支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記駆動スプロケットの前記下端部から前記後輪に向かって延びる前記チェーンが前記第２支持部の下方を通るように配置される、駆動ユニット。
【請求項２】
前記第２支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記チェーンの回転軌道の内側に位置するように設けられる、請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
前記付勢部材は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記張力付与部から前記チェーンに前方向の力が与えられるように前記アーム部を付勢する、請求項１または２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
前記付勢部材は引張ばねを含み、前記引張ばねの一端は前記アーム部に連結され、前記引張ばねの他端は前記本体部に連結される、請求項１から３のいずれかに記載の駆動ユニット。
【請求項５】
前記引張ばねは、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記引張ばねの前記他端が前記張力付与部よりも前方において前記本体部に連結されるように配置される、請求項４に記載の駆動ユニット。
【請求項６】
前記第１支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記出力軸よりも下方に位置するように配置され、
前記第２支持部は、当該駆動ユニットが前記車両に設けられた場合に前記出力軸よりも上方に位置するように配置される、請求項１から５のいずれかに記載の駆動ユニット。
【請求項７】
前記第１支持部および前記第２支持部を通る直線を前記アーム部の基準線とした場合に、前記チェーンテンショナは、当該駆動ユニットが前記車両に取り付けられた状態において前記張力付与部の前記下端部から前記後輪に向かって延びる前記チェーンに対する前記基準線の傾斜角度が９０度を超える角度から９０度未満の角度に変化できるように設けられる、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】
請求項１から７のいずれかに記載の駆動ユニットを含む、車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６６５８９（Ｐ２０１２−１６６５８９Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６８１６（Ｐ２０１１−２６８１６）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（００００１００７６）ヤマハ発動機株式会社 (3,045)
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