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JP2011189839A - Power-assisted bicycle with regeneration mechanism - Google Patents

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JP2011189839A
JP2011189839A JP2010057604A JP2010057604A JP2011189839A JP 2011189839 A JP2011189839 A JP 2011189839A JP 2010057604 A JP2010057604 A JP 2010057604A JP 2010057604 A JP2010057604 A JP 2010057604A JP 2011189839 A JP2011189839 A JP 2011189839A
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JP
Japan
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way clutch
shift
reverse input
sleeve
axle
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Pending
Application number
JP2010057604A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyohiro Ito
潔洋 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform regenerative charging without complicating a device in a center motor type power-assisted bicycle with an internal transmission. <P>SOLUTION: In this power-assisted bicycle, a hub 1 of a driving wheel includes a shift mechanism 3 constituted of a planetary gear mechanism, a one-way clutch 2 for a reverse input and a shift control mechanism 10. The shift mechanism 3 includes a sun gear 3a and transmits a driving force to the driving wheel through a sprocket 4. The shift control mechanism 10 is capable of switching a planetary carrier 3c and the sun gear 3a to be relatively rotatable or relatively non-rotatable via a one-way clutch 3e for a first shift in relation to the driving force, performing the shift by switching the sun gear 3a to be rotatable or non-rotatable around an axle 5 via a one-way clutch 3i for second shift and shifting to a direct connection state and a high speed state of at least one stage. As for the reverse input, the sun gear 3a is made non-rotatable around the axle 5 via the one-way clutch 2 for the reverse input to transmit the reverse input. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車に関するものである。   The present invention relates to a battery-assisted bicycle that adds an auxiliary force to a human-powered drive system by an electric motor.

電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車には、電動補助力を与えるためのモータ用電源としてバッテリが搭載される。このバッテリは、1回の充電で長時間走行できることが望ましいことから、自走中のエネルギーを有効に利用し、その自走中の回生発電により、バッテリを充電する機能を備えた電動補助自転車が開発されている。   A battery is mounted as a motor power source for applying an electric assisting force to an electric assisting bicycle that adds an assisting force to the human power drive system by an electric motor. Since it is desirable for this battery to be able to run for a long time with a single charge, a battery-assisted bicycle equipped with a function of charging the battery effectively by utilizing energy during self-running and regenerative power generation during the self-running Has been developed.

その回生発電によるバッテリの充電装置として、例えば、特許文献1に、ブレーキレバーの操作を検出して回生装置に回生作動を指令する回生制御装置の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   As a battery charging device using regenerative power generation, for example, Patent Literature 1 discloses a technology of a regeneration control device that detects an operation of a brake lever and commands a regeneration operation to the regeneration device (see, for example, Patent Literature 1). ).

この種の電力回生機能を搭載する場合、例えば、特許文献2に示すように、車軸周辺にモータ及び変速機を設けた電動補助自転車(ハブモータ方式)の場合は、車軸とモータのロータを直結とすることで、電力回生は比較的容易に実現できる(例えば、特許文献2参照)。
しかし、このハブモータ方式の場合、モータから二次電池までの距離が遠くなりがちであり、その二次電池までの配線の取り回しが煩雑になる傾向がある。また、モータをフロントの車軸に配置すると操作性が悪化し、リア側に配置すると変速機との両立が困難になるという問題もある。
When this type of power regeneration function is installed, for example, as shown in Patent Document 2, in the case of a battery-assisted bicycle (hub motor system) in which a motor and a transmission are provided around the axle, the axle and the rotor of the motor are directly connected. Thus, power regeneration can be realized relatively easily (see, for example, Patent Document 2).
However, in the case of this hub motor system, the distance from the motor to the secondary battery tends to be long, and the wiring of the secondary battery tends to be complicated. Further, when the motor is disposed on the front axle, the operability is deteriorated, and when the motor is disposed on the rear side, there is a problem that it is difficult to achieve compatibility with the transmission.

このため、電力回生機能を搭載する場合、操作性と構造の簡素化を求めるならば、例えば、特許文献3のように、クランク軸及びその軸受等を含む人力駆動系と、モータによる補助動力をクランク軸に合力させる駆動系とを単一のハウジングに収容した駆動装置、いわゆるセンタモータユニットを備えた構造(センタモータ方式)とするのが有利である(例えば、特許文献3参照)。   For this reason, when a power regeneration function is installed, if operability and simplification of the structure are desired, for example, as in Patent Document 3, a manual drive system including a crankshaft and its bearings, and auxiliary power by a motor are provided. It is advantageous to adopt a structure (center motor system) provided with a drive device in which a drive system to be combined with the crankshaft is housed in a single housing, a so-called center motor unit (see, for example, Patent Document 3).

センタモータ方式で、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献4に示すものがある。
この電動補助自転車では、モータ出力軸と駆動スプロケットとの間に第一ワンウェイクラッチを設け、踏力が入力されるペダルクランク軸と駆動スプロケットとの間に第二のワンウェイクラッチを設け、さらにブレーキ操作に応じて第一ワンウェイクラッチをロックする直結手段を設けることで、制動時の電力回生を実現している。なお、リアハブとリアスプロケットとは、回生時にタイヤからの逆入力トルクをモータに伝えることができるように直結されている。
For example, Patent Document 4 discloses a battery-assisted bicycle that is a center motor type and has a power regeneration function.
In this battery-assisted bicycle, a first one-way clutch is provided between the motor output shaft and the drive sprocket, a second one-way clutch is provided between the pedal crankshaft to which the pedal force is input and the drive sprocket, and further for brake operation. Accordingly, by providing direct coupling means for locking the first one-way clutch, power regeneration during braking is realized. The rear hub and the rear sprocket are directly connected so that reverse input torque from the tire can be transmitted to the motor during regeneration.

また、同じく、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献5に示すものがある。
この電動補助自転車では、センタモータユニット内で、モータの出力軸にブレーキ操作に連動してロック方向を切り替えることが出来るツーウェイクラッチを設け、制動時の電力回生を実現している。
Similarly, for example, Patent Document 5 discloses a battery-assisted bicycle equipped with a power regeneration function.
In this battery-assisted bicycle, a two-way clutch capable of switching the lock direction in conjunction with the brake operation is provided on the output shaft of the motor in the center motor unit to realize power regeneration during braking.

すなわち、モータアシスト時には、ツーウェイクラッチを正回転方向でロックさせることにより、モータの出力を車軸に伝達することができ、モータアシストが可能となる。また、乗員のブレーキ操作に連動してツーウェイクラッチのロック方向を切替え、ツーウェイクラッチを逆回転方向でロックさせれば、車軸側からの逆入力トルク(正回転方向)をモータに伝達することができ、これによって回生発電およびブレーキアシストが可能となる。この構成では、回生時に車軸側からの逆入力トルクをモータ側に伝達させる必要があるため、リアハブとリアスプロケットとは直結としている。   That is, at the time of motor assist, by locking the two-way clutch in the forward rotation direction, the output of the motor can be transmitted to the axle, and motor assist becomes possible. In addition, if the two-way clutch lock direction is switched in conjunction with the occupant's brake operation and the two-way clutch is locked in the reverse rotation direction, the reverse input torque (forward rotation direction) from the axle side can be transmitted to the motor. This makes it possible to perform regenerative power generation and brake assist. In this configuration, since the reverse input torque from the axle side needs to be transmitted to the motor side during regeneration, the rear hub and the rear sprocket are directly connected.

特開平8−140212号公報JP-A-8-140212 特開2003−166563号公報JP 2003-166563 A 特開平10−250673号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-250673 特開2001−213383号公報JP 2001-213383 A 特開2004−268843号公報JP 2004-268843 A

前述のように、電動補助自転車は、モータを、クランク軸周辺に設けたセンタモータ方式と、モータを、フロントハブ若しくはリアハブに内装したハブモータ方式とに大別できる。   As described above, the battery-assisted bicycle can be roughly divided into a center motor system in which the motor is provided around the crankshaft and a hub motor system in which the motor is built in the front hub or the rear hub.

ハブモータ方式では、モータの他、減速機も併せてリアハブ内に組み込む必要があるが、スペース的に高減速比とすることが困難で、大きなトルクを得ることが出来ないという問題がある。また、重量物が、自転車の重心から離れた位置に配置されることで、操縦性が悪く、モータと電池が離れることで配線の取り回しも複雑になるという問題がある。さらには、タイヤからの衝撃が直接減速機及びモータに伝わるため、故障が起きやすいという欠点がある。そのため、現在ではセンタモータ方式が主流となっている。   In the hub motor system, it is necessary to incorporate a reduction gear in addition to the motor into the rear hub, but there is a problem that it is difficult to obtain a high reduction ratio in terms of space and a large torque cannot be obtained. In addition, since heavy objects are arranged at positions away from the center of gravity of the bicycle, there is a problem that maneuverability is poor, and wiring is complicated when the motor and the battery are separated. Furthermore, since the impact from the tire is directly transmitted to the speed reducer and the motor, there is a drawback that failure is likely to occur. For this reason, the center motor system is currently the mainstream.

センタモータ方式の駆動系において、電力回生機能を搭載する場合、車輪からの逆入力トルクをモータ軸に伝えるため、上記特許文献4や特許文献5では、リアハブとリアスプロケットは直結されている。   In the center motor type drive system, when the power regeneration function is installed, the rear hub and the rear sprocket are directly connected in Patent Document 4 and Patent Document 5 in order to transmit reverse input torque from the wheels to the motor shaft.

この点、一般的な自転車の変速機構は、クランク軸又はリア車軸の何れか一方、もしくは両方の同軸上に多段のスプロケットを設け、ディレイラーによってチェーンをスプロッケット間で移動させることによって変速する方式(外装変速機)とリアハブの内部に設けた歯車を掛けかえることによって変速する方式(内装変速機)がある。内装変速機内には通常ワンウェイクラッチが設けられており、タイヤからの逆入力はリアハブからリアスプロケットに伝わらない。
外装変速機は構造が簡単で軽量であるが、スプロケットやチェーンが摩耗する原因になり、チェーン外れの原因にもなる。一方、内装変速機は防塵、防水性があり、メンテナンスフリーであるためシティサイクルに使われることが多い。現在のところ、電動アシスト自転車はシティサイクル自転車を中心に展開しており、その殆どが内装変速機を採用している。
In this regard, a general bicycle transmission mechanism is a system in which a multistage sprocket is provided on the same axis of either the crankshaft or the rear axle, or both, and the chain is moved between sprockets by a derailleur (exterior) There is a system (internal transmission) that changes gears by switching between a transmission and a gear provided inside the rear hub. A one-way clutch is usually provided in the internal transmission, and the reverse input from the tire is not transmitted from the rear hub to the rear sprocket.
The exterior transmission has a simple structure and is lightweight, but it causes wear of the sprocket and chain and also causes the chain to come off. On the other hand, internal transmissions are often used for city cycling because they are dustproof and waterproof and maintenance-free. At present, power-assisted bicycles are developed mainly for city cycle bicycles, most of which employ internal transmissions.

しかし、このように、内装変速機を採用すると、そのままでは、車輪からの逆入力はリアハブからリアスプロケットに伝わらない。このため、車輪からの逆入力によりセンタモータを回転、回生することができない。
逆入力に対応するため、例えば、車軸からクランク軸、及び車軸からモータ軸をそれぞれ別々の動力伝達要素で結合することも可能であるが、2本の伝達要素を用いることはレイアウト的にもコスト的にも商品価値の大幅な低下を招く。
However, when the internal transmission is employed as described above, the reverse input from the wheels is not transmitted from the rear hub to the rear sprocket as it is. For this reason, the center motor cannot be rotated and regenerated by reverse input from the wheels.
In order to support reverse input, for example, it is possible to connect the axle to the crankshaft and the axle to the motor shaft with separate power transmission elements, but using two transmission elements is costly in terms of layout. In particular, the product value is greatly reduced.

そこで、この発明は、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、できる限り装置を複雑化することなく、回生充電を可能とすることを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to enable regenerative charging without complicating the device as much as possible in a center motor type electrically assisted bicycle including an internal transmission.

上記の課題を解決するために、この発明は、前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、前記駆動輪から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を前記二次電池に還元する回生機構を備えた電動補助自転車において、前記駆動輪に設けたハブに変速機構と逆入力用ワンウェイクラッチとを備え、前記変速機構は遊星歯車機構によって構成されて、少なくとも一つの太陽歯車を有して、前記踏力又は前記モータの出力による駆動力をスプロケットを通じて前記駆動輪に伝達する機能を有し、前記変速機構は、前記太陽歯車と係合する少なくとも1つの歯車部を有する遊星歯車と、前記遊星歯車と係合する外輪歯車と、前記遊星歯車を保持する遊星キャリアとを備えており、駆動力に対して前記遊星キャリアと前記太陽歯車とを相対回転可能又は相対回転不能とに切り替える機能を有する第一変速用ワンウェイクラッチ、及び、駆動力に対して前記太陽歯車を車軸周りに相対回転可能又は相対回転不能とに切り替える機能を有する第二変速用ワンウェイクラッチとを有し、前記第一変速用ワンウェイクラッチ及び前記第二変速用ワンウェイクラッチの切替を外部操作により行うことが可能な変速制御機構を備えており、駆動力に対して前記遊星キャリアと前記太陽歯車とを相対回転不能に且つ前記太陽歯車と前記車軸とを相対回転可能とすることにより、前記スプロケットから、前記遊星キャリア、前記遊星歯車、前記外輪歯車を介してハブケースに駆動力を伝達する低速状態と、駆動力に対して前記遊星キャリアと前記太陽歯車とを相対回転可能に且つ前記太陽歯車と前記車軸とを相対回転不能とすることにより、前記スプロケットから、前記遊星キャリア、前記遊星歯車、前記外輪歯車を介してハブケースに駆動力を伝達する少なくとも一段階の高速状態とに変速することが可能であり、前記逆入力用ワンウェイクラッチは、前記太陽歯車と前記車軸との間に設けられて、前記逆入力用ワンウェイクラッチは、前記駆動輪からの逆入力に対して前記太陽歯車を前記車軸周りに回転不能とする機能を有しており、前記駆動輪からの逆入力を前記ハブケースから前記スプロケットに伝達可能とするハブを備えた電動補助自転車の構成を採用した。   In order to solve the above-described problems, the present invention attaches a secondary battery and an auxiliary drive motor to a frame connecting the front wheel and the rear wheel, and applies a pedaling force transmitted from the crankshaft or a driving force based on the output of the motor. In the battery-assisted bicycle having a regenerative mechanism that is capable of transmitting to the drive wheel and that regenerates electric power generated by reverse input from the drive wheel to the output shaft of the motor when the vehicle is not driven forward. A hub provided on the wheel is provided with a speed change mechanism and a reverse input one-way clutch, and the speed change mechanism is constituted by a planetary gear mechanism and has at least one sun gear, and the driving force by the pedal force or the output of the motor Is transmitted to the driving wheel through a sprocket, and the speed change mechanism includes a planetary gear having at least one gear portion engaged with the sun gear, An outer ring gear that engages with the star gear, and a planet carrier that holds the planet gear, and a function of switching the planet carrier and the sun gear to be relatively rotatable or relatively non-rotatable with respect to the driving force. The first speed change one-way clutch, and the second speed change one-way clutch having a function of switching the sun gear relative to the driving force so that the sun gear can be relatively rotated around the axle or not relatively rotatable. A shift control mechanism capable of switching between the one-way clutch for the second gear and the one-way clutch for the second speed change by an external operation, the planetary carrier and the sun gear cannot be rotated relative to the driving force, and the By allowing relative rotation between the sun gear and the axle, the planetary carrier, the planetary gear, and the outer ring teeth are removed from the sprocket. A low-speed state in which driving force is transmitted to the hub case via the hub, the planetary carrier and the sun gear can be relatively rotated with respect to the driving force, and the sun gear and the axle are not relatively rotatable. It is possible to shift from a sprocket to at least one high-speed state in which driving force is transmitted to the hub case via the planet carrier, the planetary gear, and the outer ring gear, and the one-way clutch for reverse input is The one-way clutch for reverse input provided between the gear and the axle has a function of making the sun gear unrotatable around the axle with respect to the reverse input from the drive wheel, A configuration of a battery-assisted bicycle having a hub that allows reverse input from the drive wheel to be transmitted from the hub case to the sprocket is adopted.

上記構成により、駆動前進時には、変速機構を介して駆動輪のスプロケットからハブに駆動力が伝達され、自転車は前進する。前進非駆動時には、逆入力用ワンウェイクラッチを介して、駆動輪のハブからの逆入力がスプロケットに伝達され、さらに、スプロケットから動力伝達要素を通してモータ駆動スプロケットにトルクが伝わることで、回生発電が可能となる。なお、駆動力に対しては、逆入力用ワンウェイクラッチは常に空転する。このため、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車に用いられる電動補助自転車において、装置を複雑化することなく、駆動力の伝達と逆入力の伝達とを実現できる。
また、遊星キャリアと太陽歯車との間に、切替可能な変速用のワンウェイクラッチを設けたことにより、いわゆる直結状態を構成することができ、変速段数を増やしつつ装置の構成を簡素化し得る。
With the above configuration, when driving forward, the driving force is transmitted from the sprocket of the driving wheel to the hub via the speed change mechanism, and the bicycle moves forward. During forward non-drive, the reverse input from the hub of the drive wheel is transmitted to the sprocket via the reverse input one-way clutch, and regenerative power generation is possible by transmitting torque from the sprocket to the motor driven sprocket through the power transmission element. It becomes. The reverse input one-way clutch always idles with respect to the driving force. For this reason, in the battery-assisted bicycle used for the center-motor-type battery-assisted bicycle equipped with the internal transmission, it is possible to realize the transmission of the driving force and the transmission of the reverse input without complicating the device.
In addition, by providing a switchable one-way clutch for shifting between the planetary carrier and the sun gear, a so-called direct connection state can be configured, and the configuration of the apparatus can be simplified while increasing the number of shift stages.

この構成において、遊星歯車は複数の歯車部を有し、前太陽歯車は前記歯車部の数と同数設けられて、各歯車部に対してそれぞれ一つの太陽歯車が噛み合っており、駆動力に対して複数の太陽歯車のいずれか一つを選択的に車軸に相対回転不能とすることにより、高速状態における複数段階の変速を可能とした構成を採用することができる。この構成によれば、高速状態における変速段数を、例えば2段、3段等のように複数段階に増やすことができる。   In this configuration, the planetary gear has a plurality of gear portions, the number of front sun gears is the same as the number of the gear portions, and one sun gear meshes with each gear portion, and the driving force Thus, by selectively disabling any one of the plurality of sun gears relative to the axle, it is possible to adopt a configuration that enables a multi-stage shift in a high speed state. According to this configuration, the number of shift stages in the high speed state can be increased to a plurality of stages such as 2 stages, 3 stages, and the like.

これらの各構成において、各ワンウェイクラッチとしてスプラグクラッチ、ローラクラッチ等種々の構造を採用し得るが、例えば、第一変速用ワンウェイクラッチとしてラチェットクラッチを採用することができる。また、第一変速用ワンウェイクラッチとしてラチェットクラッチを採用した場合、ラチェットクラッチ以外を採用した場合のいずれの構成においても、第二変速用ワンウェイクラッチ、逆入力用ワンウェイクラッチのいずれか、あるいはその両方にラチェットクラッチを採用することができる。   In each of these configurations, various structures such as a sprag clutch and a roller clutch can be adopted as each one-way clutch. For example, a ratchet clutch can be adopted as the one-way clutch for the first speed change. In addition, when a ratchet clutch is used as the first-speed one-way clutch, and when any other than the ratchet clutch is used, either the one-way clutch for the second shift, the one-way clutch for reverse input, or both A ratchet clutch can be employed.

このとき、第二変速用ワンウェイクラッチ、逆入力用ワンウェイクラッチの各ワンウェイクラッチ爪を太陽歯車側に設けることにより、車軸の構造をシンプルにすることができる。すなわち、第二変速用ワンウェイクラッチは、太陽歯車に設けられた変速用ワンウェイクラッチ爪と、車軸の外面に設けられた変速用クラッチカム面とを備え、逆入力用ワンウェイクラッチは、太陽歯車に設けられた逆入力用ワンウェイクラッチ爪と、車軸の外面に設けられた逆入力用クラッチカム面とを備えた構成である。   At this time, by providing the one-way clutch pawls of the second speed change one-way clutch and the reverse input one-way clutch on the sun gear side, the structure of the axle can be simplified. That is, the one-way clutch for second speed change includes a one-way clutch pawl for speed change provided on the sun gear, and a clutch cam surface for speed change provided on the outer surface of the axle, and the one-way clutch for reverse input is provided on the sun gear. The reverse input one-way clutch pawl and the reverse input clutch cam surface provided on the outer surface of the axle are provided.

また、第二変速用ワンウェイクラッチの第二変速用クラッチカム面と、逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用クラッチカム面との両方の機能を発揮する凹凸を前記車軸の外周に設けた構成を採用することができる。このようにすれば、その凹凸が、変速用クラッチカム面と逆入力用クラッチカム面の両方の機能を有する両方向クラッチカム面となり、車軸の構造を簡素化することができる。   In addition, a configuration is used in which the outer periphery of the axle is provided with irregularities that function as both the second shift clutch cam surface of the second shift one-way clutch and the reverse input clutch cam surface of the reverse input one-way clutch. can do. In this way, the unevenness becomes a two-way clutch cam surface having both functions of the shift clutch cam surface and the reverse input clutch cam surface, and the structure of the axle can be simplified.

第二変速用ワンウェイクラッチ、逆入力用ワンウェイクラッチの各ワンウェイクラッチ爪を太陽歯車側に設けた構成において、変速制御機構は、車軸周りに切欠部を有する変速用スリーブを備え、その変速用スリーブは車軸の軸方向に移動自在であり、変速用スリーブを軸方向に移動操作することによって、切欠部が、第二変速用ワンウェイクラッチの変速用クラッチカム面の位置と、第二変速用ワンウェイクラッチの変速用クラッチカム面の位置から退避した位置との間で移動し、その移動によって、第二変速用ワンウェイクラッチの切り替えを行う構成を採用することができる。   In the configuration in which the one-way clutch pawls of the second-shift one-way clutch and the reverse input one-way clutch are provided on the sun gear side, the shift control mechanism includes a shift sleeve having a notch around the axle, and the shift sleeve is It is movable in the axial direction of the axle, and by operating the shifting sleeve to move in the axial direction, the notch is located at the position of the shifting clutch cam surface of the second shifting one-way clutch and the second shifting one-way clutch. It is possible to adopt a configuration in which the second shift one-way clutch is switched by moving between the position of the shift clutch cam surface and the position retracted.

また、第一変速用ワンウェイクラッチは、太陽歯車の外面に揺動運動可能に支持された変速用ワンウェイクラッチ爪と、遊星キャリア内面に設けられた変速用クラッチカム面とを備えたラチェットクラッチである場合において、変速用スリーブは第一変速用ワンウェイクラッチ切替部を備え、変速用スリーブの前記軸方向への移動操作によって、第一変速用ワンウェイクラッチ切替部が、前記変速用ワンウェイクラッチ爪から退避した位置と、前記変速用ワンウェイクラッチ爪と当接した位置との間で移動し、その移動によって、前記第一変速用ワンウェイクラッチの切り替えを行う構成を採用することができる。
すなわち、第一変速用ワンウェイクラッチ切替部が、変速用ワンウェイクラッチ爪の一端から退避した位置では変速用ワンウェイクラッチ爪が変速用クラッチカム面に噛み込み、第一変速用ワンウェイクラッチ切替部が、変速用ワンウェイクラッチ爪の一端と接触する位置に移動すると、変速用ワンウェイクラッチ爪が揺動運動し、変速用クラッチカム面との係合が解除されることにより、第一変速用ワンウェイクラッチの切り替えを行う構成を採用することができる。この構成によれば、第二変速用ワンウェイクラッチを切り替える機能を有する変速用スリーブを、第一変速用ワンウェイクラッチの切り替えにも用いることができる。
The first speed change one-way clutch is a ratchet clutch provided with a speed change one-way clutch pawl supported on the outer surface of the sun gear so as to be capable of swinging movement, and a speed change clutch cam surface provided on the inner surface of the planet carrier. In this case, the shifting sleeve includes a first shifting one-way clutch switching portion, and the first shifting one-way clutch switching portion is retracted from the shifting one-way clutch pawl by the movement operation of the shifting sleeve in the axial direction. It is possible to adopt a configuration that moves between a position and a position in contact with the one-way clutch pawl for shifting, and switches the first one-way clutch for shifting by the movement.
That is, when the first shift one-way clutch switching unit is retracted from one end of the shift one-way clutch pawl, the shift one-way clutch pawl is engaged with the shift clutch cam surface, and the first shift one-way clutch switching unit is When moving to a position where it comes into contact with one end of the one-way clutch pawl, the shifting one-way clutch pawl swings and disengages from the shifting clutch cam surface, thereby switching the first shifting one-way clutch. The configuration to be performed can be adopted. According to this configuration, the shift sleeve having the function of switching the second shift one-way clutch can also be used for switching the first shift one-way clutch.

ここで、変速用スリーブの部材が、第二変速用ワンウェイクラッチの変速用クラッチカム面を覆えば、第二変速用ワンウェイクラッチ爪がそれらのカム面に噛み込むことはない。変速用スリーブがそのカム面上をスライドし、切欠部が第二変速用ワンウェイクラッチ爪とカム面との間に位置すると、第二変速用ワンウェイクラッチ爪はカム面に噛み込むことが可能となる。   Here, if the shift sleeve member covers the shift clutch cam surface of the second shift one-way clutch, the second shift one-way clutch pawl will not bite into these cam surfaces. When the shift sleeve slides on the cam surface and the notch is positioned between the second shift one-way clutch pawl and the cam surface, the second shift one-way clutch pawl can be engaged with the cam surface. .

このとき、変速用スリーブの切欠部は、その軸方向端縁に、軸方向外側に向かって徐々に外径側に近づくテーパ面を有し、そのテーパ面に前記第二変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪が当接する構成を採用することができる。
また、変速用スリーブの第一変速用ワンウェイクラッチ切替部は、その軸方向端縁に、軸方向に沿って前記第一変速用ワンウェイクラッチに近づくにつれて徐々に内径側に近づくテーパ面を有し、そのテーパ面に前記第一変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪が当接する構成を採用することができる。
At this time, the notch portion of the shift sleeve has a tapered surface at its axial end edge that gradually approaches the outer diameter side toward the outer side in the axial direction, and the second shift one-way clutch shifts on the tapered surface. A configuration in which the one-way clutch pawl is in contact can be employed.
Further, the first speed change one-way clutch switching portion of the speed change sleeve has a tapered surface at its axial end that gradually approaches the inner diameter side as it approaches the first speed change one-way clutch along the axial direction. A configuration in which the one-way clutch pawl for shifting of the first one-way clutch contacts with the tapered surface can be employed.

変速用スリーブの切欠部の端縁や、第一変速用ワンウェイクラッチ切替部の端縁にテーパ面を設け、そのテーパ面に、対応する各ワンウェイクラッチ爪が当接する構成とすれば、クラッチカム面に噛み込んだワンウェイクラッチ爪と、切欠部や第一変速用ワンウェイクラッチ切替部の一端が接触した際に、そのテーパ面の傾斜面によってワンウェイクラッチ爪をカム面から外す力を大きくすることができる。
また、変速用スリーブの切欠部にテーパ面を設けることもできる。このようにすれば、逆方向の回転(逆入力用クラッチ部においては、駆動方向の回転)時に、ワンウェイクラッチ爪はテーパ面の傾斜面に沿ってカム面上を移動するため、スムーズな回転が可能となる。
If the taper surface is provided on the edge of the notch portion of the speed change sleeve and the end edge of the first speed change one-way clutch switching portion, and the corresponding one-way clutch pawl is in contact with the taper surface, the clutch cam surface When the one-way clutch pawl that has been bitten into one end of the notch or the first-speed one-way clutch switching portion comes into contact, the inclined surface of the tapered surface can increase the force to remove the one-way clutch pawl from the cam surface. .
Further, a tapered surface can be provided in the notch portion of the transmission sleeve. In this way, the one-way clutch pawl moves on the cam surface along the inclined surface of the taper surface during reverse rotation (rotation in the drive direction in the reverse input clutch portion), so smooth rotation is achieved. It becomes possible.

これらの各構成において、逆入力用ワンウェイクラッチについては、変速用スリーブと異なる構成からなるスリーブを適用することが望ましい。すなわち、変速制御機構は、車軸周りに切欠部を有する逆入力用スリーブを備え、その逆入力用スリーブは車軸の軸方向に移動自在であるが、切欠部はいずれの変速段においても逆入力用ワンウェイクラッチ爪上に位置しており、前進非駆動時には逆入力用ワンウェイクラッチ爪は常に逆入力用クラッチカム面に噛み込むことができる構成を採用することができる。
前進非駆動時は、いずれの変速段においても逆入力用ワンウェイクラッチが常にロックし、逆入力用スリーブは、変速用ワンウェイクラッチ爪が両方向クラッチカム面に噛み込むのを防ぐ機能を有する。
In each of these configurations, it is desirable to apply a sleeve having a configuration different from that of the speed change sleeve for the reverse input one-way clutch. That is, the shift control mechanism includes a reverse input sleeve having a notch around the axle, and the reverse input sleeve is movable in the axial direction of the axle, but the notch is for reverse input at any gear stage. It is positioned on the one-way clutch pawl, and it is possible to adopt a configuration in which the reverse input one-way clutch pawl can always be engaged with the reverse input clutch cam surface during forward non-drive.
When the forward drive is not driven, the reverse input one-way clutch is always locked at any shift speed, and the reverse input sleeve has a function of preventing the shift one-way clutch pawl from being caught in the two-way clutch cam surface.

この逆入力用スリーブの切欠部は、その周方向端部にテーパ面を設けた構成を採用することができる。テーパ面の効果は、変速用スリーブの場合と同様である。   A configuration in which a taper surface is provided at the circumferential end of the cutout portion of the reverse input sleeve can be employed. The effect of the tapered surface is the same as that of the speed change sleeve.

また、変速用スリーブ及び逆入力用スリーブは、車軸内を通ってその一端が前記車軸の外部に引き出された操作部によって、車軸外からその軸方向への移動操作が可能になっている構成を採用することができる。このようにすれば、簡素な構成で、第一変速用ワンウェイクラッチ、第二変速用ワンウェイクラッチや、逆入力用ワンウェイクラッチにおける切り替え機能を実現できる。   In addition, the speed change sleeve and the reverse input sleeve are configured to be movable in the axial direction from the outside of the axle by an operating portion that passes through the inside of the axle and is pulled out to the outside of the axle. Can be adopted. If it does in this way, the switching function in the one-way clutch for the 1st shift, the one-way clutch for the 2nd shift, and the one-way clutch for the reverse input can be realized with a simple configuration.

なお、このとき、変速用スリーブ及び逆入力用スリーブは、弾性部材によって軸方向に付勢されている構成を採用することができる。このようにすれば、操作部を操作して前記変速用スリーブ及び前記逆入力用スリーブを軸方向へ移動させる際に、その軸方向一方又は他方への動きに弾性部材の付勢力を用いることができ、車軸外において操作部を操作させるために設けられる装置の構成を簡素化し得る。   At this time, the shifting sleeve and the reverse input sleeve can be configured to be urged in the axial direction by an elastic member. In this way, when the operating portion is operated to move the speed change sleeve and the reverse input sleeve in the axial direction, the biasing force of the elastic member is used for the movement in the axial direction in the one direction or the other direction. It is possible to simplify the configuration of the device provided for operating the operation unit outside the axle.

また、このとき操作部の軸方向移動と変速用スリーブ及び逆入力用スリーブの移動とを連動させるために、車軸に貫通した横穴を設け、その横穴に車軸の軸方向に交差する方向のピンを挿入し、そのピンと変速用スリーブ及び逆入力用スリーブを固定し、操作部によってピンを押すことで変速用スリーブ及び逆入力用スリーブをともに移動させるような構造とすることができる。
このとき、変速用スリーブ及び逆入力用スリーブを弾性部材によって、操作部がピンを軸方向に押し込む向きとは逆向きに荷重を与えることによって、操作部への外部からの負荷を除去すると、弾性部材によって変速用スリーブ及び逆入力用スリーブを元の位置に戻すことができる。
Further, at this time, in order to link the movement of the operation portion in the axial direction and the movement of the shifting sleeve and the reverse input sleeve, a lateral hole penetrating the axle is provided, and a pin in a direction intersecting the axial direction of the axle is provided in the lateral hole. It is possible to adopt a structure in which the pin, the speed change sleeve and the reverse input sleeve are inserted, and the speed change sleeve and the reverse input sleeve are both moved by pushing the pin by the operating portion.
At this time, when the load from the outside to the operation unit is removed by applying the load in the direction opposite to the direction in which the operation unit pushes the pin in the axial direction by the elastic member for the shift sleeve and the reverse input sleeve, The shift sleeve and the reverse input sleeve can be returned to their original positions by the member.

また、このとき、スプロケットはハブケース内の軸方向一方寄りに配置されており、変速制御機構を軸方向他方寄りに配置した構成を採用することができる。このように変速制御機構をリアスプロケットの逆側に配置すれば、装置がコンパクトになるため好ましい。   Further, at this time, the sprocket is disposed closer to one axial direction in the hub case, and a configuration in which the shift control mechanism is disposed closer to the other axial direction can be employed. Thus, it is preferable to dispose the speed change control mechanism on the opposite side of the rear sprocket because the device becomes compact.

また、第二変速用ワンウェイクラッチの変速用クラッチカム面と逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用クラッチカム面との両方の機能を発揮する凹凸を車軸の外周に設けた構成、すなわち、車軸に両方向クラッチカム面を備えた構成において、変速用スリーブ及び逆入力用スリーブは、それぞれ、その両方向クラッチカム面の凹部(ワンウェイクラッチ爪が係合する凹部)を覆うような形状とすることができる。   In addition, a configuration in which the unevenness that functions as both the shifting clutch cam surface of the second shifting one-way clutch and the reverse input clutch cam surface of the reverse input one-way clutch is provided on the outer periphery of the axle, that is, in both directions on the axle In the configuration provided with the clutch cam surface, each of the speed change sleeve and the reverse input sleeve can be shaped so as to cover the concave portion (the concave portion to which the one-way clutch pawl is engaged) of the bidirectional clutch cam surface.

この両方向クラッチカム面を備えた構成において、逆入力用スリーブは、逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用ワンウェイクラッチ爪上に常に切欠部が位置して、逆入力に対しては、常に逆入力用ワンウェイクラッチ爪がカム面に噛み込む構成とすることができる。このため、太陽歯車が車軸に対して固定され、前進非駆動時には、常に駆動輪からの逆入力がリアスプロケットに伝達される。
一方、第二変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪に対しては、通常は、カム面が変速用スリーブ及び逆入力用スリーブによって塞がれているため、その変速用ワンウェイクラッチ爪がカム面に噛み込むことはない。変速用スリーブを軸方向に移動操作することにより、切欠部が第二変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪上に位置すると、その変速用ワンウェイクラッチ爪がカム面に噛み込み、太陽歯車が車軸に対して固定され、設定された増速比でリアスプロケットからの駆動力は駆動輪に伝達される。
In this configuration with the two-way clutch cam surface, the reverse input sleeve always has a notch on the reverse input one-way clutch pawl of the reverse input one-way clutch, and always reverse input for reverse input. The one-way clutch pawl can be configured to bite into the cam surface. For this reason, the sun gear is fixed to the axle, and the reverse input from the drive wheel is always transmitted to the rear sprocket when the forward drive is not driven.
On the other hand, for the one-way clutch pawl of the second shift one-way clutch, the cam surface is normally closed by the shift sleeve and the reverse input sleeve, so that the one-way clutch pawl for the shift is the cam surface. Don't bite into. By operating the shifting sleeve in the axial direction, when the notch is positioned on the shifting one-way clutch pawl of the second shifting one-way clutch, the shifting one-way clutch pawl is engaged with the cam surface, and the sun gear is The driving force from the rear sprocket is transmitted to the driving wheels at a set speed increasing ratio.

これらの各構成において、変速用スリーブにおける第二変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪を覆う部分と、逆入力用スリーブにおける逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用ワンウェイクラッチ爪を覆う部分とは、それぞれ周方向に沿って断続的に設けられており、変速用スリーブにおける第二変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪を覆う部分と、逆入力用スリーブにおける逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用ワンウェイクラッチ爪を覆う部分とを周方向に沿って交互に配置した構成を採用することができる。
また、特に、変速用スリーブにおける第二変速用ワンウェイクラッチの変速用ワンウェイクラッチ爪を覆う部分と、逆入力用スリーブにおける逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用ワンウェイクラッチ爪を覆う部分とが、それぞれ前記車軸の軸心を夾んで両側に配置されるとともに相互に前記車軸周りに90°位相がずれた位置に配置されている構成を採用することができる。
In each of these configurations, the portion that covers the shifting one-way clutch pawl of the second shifting one-way clutch in the shifting sleeve and the portion that covers the reverse input one-way clutch pawl of the reverse input one-way clutch in the reverse input sleeve are: A portion that is provided intermittently along the circumferential direction and covers a portion of the shifting one-way clutch claw of the second shifting one-way clutch in the shifting sleeve, and a reverse input one-way of the reverse input one-way clutch in the reverse input sleeve It is possible to employ a configuration in which portions covering the clutch pawls are alternately arranged along the circumferential direction.
Further, in particular, the portion that covers the one-way clutch pawl for shifting of the one-way clutch for second gear shifting in the sleeve for shifting, and the portion that covers the one-way clutch pawl for reverse input of the one-way clutch for reverse input in the sleeve for reverse input, respectively It is possible to adopt a configuration in which the vehicle is disposed on both sides with respect to the axis of the axle and is disposed at a position where the phase is shifted by 90 ° around the axle.

このようにすれば、逆入力用スリーブと変速用スリーブとが干渉することが無くなり、変速切替と逆入力伝達切替の両方をスムーズに行うことができるようになる。また、小スペースで両方の機構を成立させることが可能となる。   By doing so, the reverse input sleeve and the shift sleeve do not interfere with each other, and both the shift switching and the reverse input transmission switching can be performed smoothly. In addition, both mechanisms can be established in a small space.

ただし、変速切替性に重点をおく場合は、逆入力用スリーブよりも変速用スリーブが相対的に多くカム面とワンウェイクラッチ爪との間に現れる構成を採用することができる。
例えば、変速用スリーブ及び逆入力用スリーブは、それぞれ周方向に沿って断続的に設けられており、逆入力用スリーブにおける周方向への断続の繰り返し数よりも、変速用スリーブにおける周方向への断続の繰り返し数の方が多く設定されている構成である。
However, when emphasis is placed on the shift changeability, it is possible to adopt a configuration in which the shift sleeve is relatively more numerous than the reverse input sleeve and appears between the cam surface and the one-way clutch pawl.
For example, the speed change sleeve and the reverse input sleeve are provided intermittently along the circumferential direction, and the number of repetitions in the circumferential direction of the reverse input sleeve is greater than the number of repetitions in the circumferential direction of the speed change sleeve. In this configuration, the number of intermittent repetitions is set larger.

なお、これらの全ての各構成において、センタモータユニット内においては、モータの出力軸から駆動力伝達要素までの間に、アシスト時にはモータからの駆動力を伝達でき、回生発電時には前記駆動力伝達要素からの逆入力を伝達可能であるツーウェイクラッチを備えた構成を採用することができる。
このようにすれば、アシストと回生発電の切替が容易となり、アシストがない状態でペダルを漕いだとき、モータの抵抗を切り離すことができるため望ましい。このツーウェイクラッチとしては、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等を採用することができる。
In all these configurations, in the center motor unit, the driving force from the motor can be transmitted during the assist between the motor output shaft and the driving force transmitting element, and the driving force transmitting element during the regenerative power generation. The structure provided with the two-way clutch which can transmit the reverse input from can be employ | adopted.
This facilitates switching between assist and regenerative power generation, and is desirable because the resistance of the motor can be disconnected when the pedal is stroked without assist. As this two-way clutch, a roller clutch, a sprag clutch or the like can be employed.

この発明は、回生エネルギーを二次電池に蓄えることができ、回生充電しない場合と比較して充電1回当たりの航続距離を大幅に延ばすことができる。また、現行の回生機能付き電動補助自転車は、フロント若しくはリアハブ内に重量の大きなモータを配置しているが、この発明によれば、モータを重心に近いクランク軸付近に配置することができるため、自転車全体の操縦性がよい。また、変速機構を備えているためにスタート時の踏力が少なくて済み、バランスを崩し難い上にアシストパワーも節約でき、更に航続距離が延びる。変速機構はハブに内装されるため、耐久性が高くメンテナンスフリーとすることができる。 さらに、逆入力伝達用のクラッチを車軸と太陽歯車との間に設け、遊星キャリアと太陽歯車間に、変速用の切替可能なワンウェイクラッチを設けたことにより、いわゆる直結状態を構成することができ、装置の構成を簡素化し得る。   According to the present invention, regenerative energy can be stored in the secondary battery, and the cruising distance per charge can be greatly extended as compared with the case where regenerative charging is not performed. Moreover, the current battery-assisted bicycle with a regenerative function has a heavy motor arranged in the front or rear hub, but according to the present invention, the motor can be arranged near the crankshaft near the center of gravity. Good maneuverability of the entire bicycle. In addition, since the speed change mechanism is provided, less pedaling force is required at the start, the balance is not easily lost, the assist power can be saved, and the cruising distance is further extended. Since the speed change mechanism is built in the hub, it is highly durable and maintenance-free. Furthermore, a reverse input transmission clutch is provided between the axle and the sun gear, and a shiftable one-way clutch is provided between the planet carrier and the sun gear, so that a so-called direct connection state can be configured. The configuration of the apparatus can be simplified.

実施形態の駆動時(直結時/低速状態)を示す正面断面図Front sectional view showing driving (direct connection / low speed state) of the embodiment (a)は図1のA−A断面図、(b)は図1のB−B断面図、(c)は図1のC−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 1, (b) is BB sectional drawing of FIG. 1, (c) is CC sectional drawing of FIG. 実施形態の駆動時(増速/変速2段目)を示す正面断面図Front sectional view showing driving (acceleration / transmission second stage) of the embodiment (a)は図3のA−A断面図、(b)は図3のB−B断面図、(c)は図3のC−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 3, (b) is BB sectional drawing of FIG. 3, (c) is CC sectional drawing of FIG. 実施形態の駆動時(増速/変速3段目)を示す正面断面図Front sectional view showing driving (speed increase / transmission third stage) of the embodiment (a)は図5のA−A断面図、(b)は図5のB−B断面図、(c)は図5のC−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 5, (b) is BB sectional drawing of FIG. 5, (c) is CC sectional drawing of FIG. 実施形態において逆入力トルクが伝達可能な状態(変速は1段目)を示す正面断面図Front sectional view showing a state in which reverse input torque can be transmitted in the embodiment (shifting is at the first stage) (a)は図7のA−A断面図、(b)は図7のB−B断面図、(c)は図7のC−C断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 7, (b) is BB sectional drawing of FIG. 7, (c) is CC sectional drawing of FIG.

この発明の実施形態を、図1乃至図8に基づいて説明する。この実施形態の電動補助自転車は、前輪と後輪間の中央部付近において、その前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータ(センタモータユニット)を取り付けたセンタモータ方式である。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The battery-assisted bicycle of this embodiment has a center motor system in which a secondary battery and an auxiliary drive motor (center motor unit) are attached to a frame connecting the front wheel and the rear wheel in the vicinity of the center between the front wheel and the rear wheel. It is.

駆動時、すなわち、ペダルを通じてクランク軸から伝達された踏力、又は前記モータの出力による駆動力が入力された場合は、図示しないセンタモータユニットのクランクスプロケットと、駆動輪である後輪のリアスプロケット(スプロケット)4とを結ぶチェーン等の動力伝達要素を介して、その後輪に駆動力が伝達可能となっている。また、前進非駆動時には、後輪のリアハブ(ハブ)1から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を、前記センタモータユニットの二次電池に還元する回生機構を備えている。   When driving, that is, when the pedaling force transmitted from the crankshaft through the pedal or the driving force due to the output of the motor is input, the crank sprocket of the center motor unit (not shown) and the rear sprocket of the rear wheel as the driving wheel ( The driving force can be transmitted to the rear wheel via a power transmission element such as a chain connecting the sprocket 4. Further, a regenerative mechanism is provided that reduces regenerative power generated by reverse input from the rear wheel rear hub (hub) 1 to the output shaft of the motor to the secondary battery of the center motor unit during forward non-drive.

リアハブ1は、図1に示すように、後輪の車軸5と同軸に設けたハブケース7内に、変速用のクラッチを有する変速機構3や、逆入力伝達用のクラッチ等を備えている。なお、図1,3,5,7において、中心軸から上側を変速用クラッチの断面図とし、下側を逆入力用のクラッチの断面図としている。   As shown in FIG. 1, the rear hub 1 includes a speed change mechanism 3 having a speed change clutch, a reverse input transmission clutch, and the like in a hub case 7 provided coaxially with the rear wheel axle 5. 1, 3, 5, and 7, the upper side from the central axis is a cross-sectional view of the transmission clutch, and the lower side is a cross-sectional view of the reverse input clutch.

変速機構3は、直結と2段増速の合計3段変速が可能な遊星歯車機構で構成されている。前記変速機構3は、前記車軸5の外周に設けられた2つの太陽歯車3a(以下、第一太陽歯車3a−1、第二太陽歯車3a−2と称する)が、それぞれ第二変速用ワンウェイクラッチ3iを介してその車軸5と接続されている。   The speed change mechanism 3 is constituted by a planetary gear mechanism capable of a total of three speeds including direct connection and two speeds. The speed change mechanism 3 includes two sun gears 3a (hereinafter referred to as a first sun gear 3a-1 and a second sun gear 3a-2) provided on the outer periphery of the axle 5, respectively. It is connected to the axle 5 through 3i.

第二変速用ワンウェイクラッチ3iは、車軸5の軸方向に並列して配置された第一クラッチ部3i−1と第二クラッチ部3i−2の二つからなる。第一太陽歯車3a−1には第一クラッチ部3i−1が、第二太陽歯車3a−2には第二クラッチ部3i−2が対応している。   The second shift one-way clutch 3i includes two parts, a first clutch part 3i-1 and a second clutch part 3i-2, which are arranged in parallel in the axial direction of the axle 5. The first clutch 3i-1 corresponds to the first sun gear 3a-1, and the second clutch 3i-2 corresponds to the second sun gear 3a-2.

この実施形態では、第二変速用ワンウェイクラッチ3iの前記第一クラッチ部3i−1及び前記第二クラッチ部3i−2として、それぞれラチェットクラッチを採用している。第一クラッチ部3i−1及び第二クラッチ部3i−2は、それぞれ、図2(b)(c)に示すように、車軸5の外周に設けられた変速用クラッチカム面3f(3f−1,3f−2)に、変速用ワンウェイクラッチ爪3g(3g−1,3g−2)が係合、又は係合解除するように動作する。その変速用ワンウェイクラッチ爪3g(3g−1,3g−2)は、図示しない弾性部材によって、その一端が、前記車軸5側に設けた変速用クラッチカム面3f(3f−1,3f−2)に向かって、起き上がる方向に付勢されている。
以下、第一クラッチ部3i−1のカム面は変速用クラッチカム面3f−1、第二クラッチ部3i−2のカム面は変速用クラッチカム面3f−2と称する。また、第一クラッチ部3i−1のクラッチ爪(ラチェット爪)は変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1、第二クラッチ部3i−2のクラッチ爪(ラチェット爪)は変速用ワンウェイクラッチ爪3g−2と称する。
In this embodiment, a ratchet clutch is employed as each of the first clutch part 3i-1 and the second clutch part 3i-2 of the second one-way clutch 3i for shifting. The first clutch portion 3i-1 and the second clutch portion 3i-2 are respectively provided with a shift clutch cam surface 3f (3f-1) provided on the outer periphery of the axle 5, as shown in FIGS. , 3f-2), the shifting one-way clutch pawl 3g (3g-1, 3g-2) operates so as to engage or disengage. The shift one-way clutch pawl 3g (3g-1, 3g-2) is provided with a shift clutch cam surface 3f (3f-1, 3f-2) having one end provided on the axle 5 side by an elastic member (not shown). It is energized in the direction to get up.
Hereinafter, the cam surface of the first clutch portion 3i-1 is referred to as a shifting clutch cam surface 3f-1, and the cam surface of the second clutch portion 3i-2 is referred to as a shifting clutch cam surface 3f-2. The clutch pawl (ratchet pawl) of the first clutch portion 3i-1 is a one-way clutch pawl 3g-1 for shifting, and the clutch pawl (ratchet pawl) of the second clutch portion 3i-2 is a one-way clutch pawl 3g-2 for shifting. Called.

また、変速機構3は、前記第一太陽歯車3a−1、第二太陽歯車3a−2に対して噛み合う2段の歯車部を有する遊星歯車3b、その遊星歯車3bを保持する遊星キャリア3c、及び遊星歯車3bに噛み合う外輪歯車3dと一体であるハブケース7を備えている。さらに、遊星キャリア3cと第一太陽歯車3a−1との間に、第一変速用ワンウェイクラッチ3eを備えている。遊星歯車3bの2段の歯車部のうち、図1の左側に示す径の大きい歯車部には第一太陽歯車3a−1が、右側に示す径の小さい歯車部には第二太陽歯車3a−2がそれぞれ噛み合っている。   The transmission mechanism 3 includes a planetary gear 3b having a two-stage gear portion meshing with the first sun gear 3a-1, the second sun gear 3a-2, a planet carrier 3c that holds the planetary gear 3b, and A hub case 7 that is integral with an outer ring gear 3d that meshes with the planetary gear 3b is provided. Further, a first gear shift one-way clutch 3e is provided between the planet carrier 3c and the first sun gear 3a-1. Of the two-stage gear portions of the planetary gear 3b, the first sun gear 3a-1 is shown in the gear portion with the large diameter shown on the left side of FIG. 1, and the second sun gear 3a- is shown in the gear portion with the small diameter shown on the right side. 2 mesh with each other.

この実施形態では、第一変速用ワンウェイクラッチ3eについても、ラチェットクラッチを採用している。この第一変速用ワンウェイクラッチ3eの構成は、図2(a)に示すように、遊星キャリア3cの内周に設けられた変速用クラッチカム面3kに、第一太陽歯車3a−1に設けられた変速用ワンウェイクラッチ爪3jが係合、又は係合解除するように動作する。その変速用ワンウェイクラッチ爪3jは、図示しない弾性部材によって、その一端が、前記遊星キャリア3c側に設けた変速用クラッチカム面3kに向かって、起き上がる方向に付勢されている。   In this embodiment, a ratchet clutch is also used for the first speed change one-way clutch 3e. As shown in FIG. 2A, the first shift one-way clutch 3e is provided on the first sun gear 3a-1 on the shift clutch cam surface 3k provided on the inner periphery of the planet carrier 3c. The one-way clutch pawl 3j for shifting is operated so as to engage or disengage. One end of the one-way clutch pawl 3j for shifting is urged in an upward direction by an elastic member (not shown) toward the shifting clutch cam surface 3k provided on the planet carrier 3c side.

また、図1に示すように、遊星キャリア3cと車軸5との間、遊星キャリア3cとハブケース7との間、及びハブケース7と車軸5との間には、それぞれ軸受部13,14,15が設けられ、互いに相対回転可能に支持されている。   Further, as shown in FIG. 1, bearing portions 13, 14, 15 are provided between the planet carrier 3 c and the axle 5, between the planet carrier 3 c and the hub case 7, and between the hub case 7 and the axle 5, respectively. Provided and supported so as to be rotatable relative to each other.

なお、この実施形態では、外輪歯車はハブケース7と一体に形成されているが、外輪歯車3dとハブケース7とを別体で形成して、それらを共に回転するように噛み合わせる構成も考えられる。   In this embodiment, the outer ring gear is formed integrally with the hub case 7, but it is also conceivable that the outer ring gear 3d and the hub case 7 are formed separately and meshed so as to rotate together.

第一太陽歯車3a−1と第二太陽歯車3a−2は、第二変速用ワンウェイクラッチ3iの第一クラッチ部3i−1と第二クラッチ部3i−2とによって、スプロケット4からの駆動力に対して、いずれか一方を選択的に車軸5に固定するか、あるいは両方をフリーの状態にすることができる。この切り替えは、後述の変速制御機構10を操作することで行うことができる。   The first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 are driven by the sprocket 4 by the first clutch portion 3i-1 and the second clutch portion 3i-2 of the one-way clutch 3i for second speed change. On the other hand, either one can be selectively fixed to the axle 5 or both can be free. This switching can be performed by operating a shift control mechanism 10 described later.

また、第一太陽歯車3a−1と遊星キャリア3cとは、第一変速用ワンウェイクラッチ3eによって、スプロケット4からの駆動力に対して固定する(相対回転不能とする)か、あるいはフリーの状態にする(相対回転可能とする)ことができる。この切り替えは、同じく変速制御機構10を操作することで行うことができる。これらの各動作により変速を行うことができる。   Also, the first sun gear 3a-1 and the planet carrier 3c are fixed to the driving force from the sprocket 4 by the first gear shift one-way clutch 3e (relative rotation is impossible) or in a free state. (Relatively rotatable). This switching can also be performed by operating the shift control mechanism 10. Shifting can be performed by each of these operations.

また、この実施形態では、逆入力用ワンウェイクラッチ2もラチェットクラッチで構成されている。この逆入力用ワンウェイクラッチ2の構成は、図2(b)に示すように、第一太陽歯車3a−1の内周に逆入力用ワンウェイクラッチ爪2gを有し、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪2gは、図示しない弾性部材によって、その一端が、前記車軸5側に設けた逆入力用クラッチカム面2fに向かって、起き上がる方向に付勢されている。   In this embodiment, the reverse input one-way clutch 2 is also formed of a ratchet clutch. As shown in FIG. 2 (b), the reverse input one-way clutch 2 has a reverse input one-way clutch pawl 2g on the inner periphery of the first sun gear 3a-1, and the reverse input one-way clutch pawl. One end of 2g is urged by an elastic member (not shown) in the direction of rising toward the reverse input clutch cam surface 2f provided on the axle 5 side.

また、車軸5の外面には、逆入力用ワンウェイクラッチ2の逆入力用クラッチカム面2fと、第一クラッチ部3i−1の変速用クラッチカム面3f−1の両方の機能を有する両方向クラッチカム面11が設けられている。すなわち、両方向クラッチカム面11は、周方向に凹部と凸部が交互に並ぶ凹凸で構成され、逆入力用ワンウェイクラッチ2と第一クラッチ部3i−1とは、車軸5の軸方向に対してほぼ同じ位置に設けられている(図2(b)参照)。このため、その両方向クラッチカム面11は、変速用クラッチカム面3f−1と逆入力用クラッチカム面2fとの両方の機能を発揮することができる。   Further, on the outer surface of the axle 5, a bidirectional clutch cam having both functions of a reverse input clutch cam surface 2f of the reverse input one-way clutch 2 and a shift clutch cam surface 3f-1 of the first clutch portion 3i-1. A surface 11 is provided. That is, the two-way clutch cam surface 11 is configured by irregularities in which concave portions and convex portions are alternately arranged in the circumferential direction, and the one-way clutch 2 for reverse input and the first clutch portion 3 i-1 are arranged in the axial direction of the axle 5. They are provided at substantially the same position (see FIG. 2B). Therefore, the bidirectional clutch cam surface 11 can exhibit both functions of the shift clutch cam surface 3f-1 and the reverse input clutch cam surface 2f.

なお、第二クラッチ部3i−2に対応する変速用クラッチカム面3f−2は、それ単独として機能するように、車軸5の外面に設けられている(図2(c)参照)。   Note that the shift clutch cam surface 3f-2 corresponding to the second clutch portion 3i-2 is provided on the outer surface of the axle 5 so as to function alone (see FIG. 2C).

これらの構成により、例えば、第一変速用ワンウェイクラッチ3eにより、駆動力に対して、第一太陽歯車3a−1を遊星キャリア3cに相対回転不能とし、第二変速用ワンウェイクラッチ3iの第一クラッチ部3i−1及び第二クラッチ部3i−2により、第一太陽歯車3a−1、第二太陽歯車3a−2を車軸5に対してフリーの状態にした場合に、リアスプロケット4から駆動力が入力されると、遊星キャリア3cを介して遊星歯車3bに駆動力が伝達されるが、第一太陽歯車3a−1が遊星キャリア3cと一体に回転可能であるため、等速(直結)で遊星歯車3bから外輪歯車3d(ハブケース7)に駆動力が伝達される。   With these structures, for example, the first sun gear 3a-1 cannot be rotated relative to the planetary carrier 3c with respect to the driving force by the first speed change one-way clutch 3e, and the first clutch of the second speed change one-way clutch 3i. When the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 are brought into a free state with respect to the axle 5 by the part 3i-1 and the second clutch part 3i-2, the driving force is generated from the rear sprocket 4. When input, the driving force is transmitted to the planetary gear 3b via the planetary carrier 3c. However, since the first sun gear 3a-1 can rotate integrally with the planetary carrier 3c, the planetary gear can be driven at a constant speed (direct connection). A driving force is transmitted from the gear 3b to the outer ring gear 3d (hub case 7).

また、第一変速用ワンウェイクラッチ3eにより、駆動力に対して、第一太陽歯車3a−1を遊星キャリア3cに相対回転可能とするとともに、第一太陽歯車3a−1を車軸5に固定し、第二太陽歯車3a−2を車軸5にフリーとした場合、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、外輪歯車3dの歯数をdとすると、遊星キャリア3cから外輪歯車3dへの増速比は
(a+d)/d
となる。このとき、第二太陽歯車3a−2は車軸5に対して空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
In addition, the first sun gear 3a-1 can be rotated relative to the planetary carrier 3c with respect to the driving force by the first shift one-way clutch 3e, and the first sun gear 3a-1 is fixed to the axle 5. When the second sun gear 3a-2 is free on the axle 5, if the number of teeth of the first sun gear 3a-1 is a and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d, the increase from the planet carrier 3c to the outer ring gear 3d is increased. The speed ratio is (a + d) / d
It becomes. At this time, the second sun gear 3a-2 is idle with respect to the axle 5, and is not involved in torque transmission.

また、このとき、第一変速用ワンウェイクラッチ3eは、変速制御機構10が備える第一変速用ワンウェイクラッチ切替部10eによって、強制的に変速用ワンウェイクラッチ爪3jが変速用クラッチカム面3kに噛み込まない状態となっている。   At this time, the one-way clutch 3e for shifting is forcibly engaged with the one-way clutch pawl 3j for shifting by the first-shifting one-way clutch switching portion 10e included in the shift control mechanism 10 at the shifting clutch cam surface 3k. There is no state.

また、第一太陽歯車3a−1を車軸5に対してフリーとし、第二太陽歯車3a−2を車軸5に固定した場合、その第二太陽歯車3a−2の歯数をa、第一太陽歯車3a−1と噛み合う遊星歯車3bの歯車部の歯数をb、第二太陽歯車3a−2と噛み合う遊星歯車3bの歯車部の歯数をc、外輪歯車3dの歯数をdとすると、遊星キャリア3cから外輪歯車3dへの増速比は
[(a×b)/(c×d)]+1
となる。このとき、第一太陽歯車3a−1は車軸5に対して空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
When the first sun gear 3a-1 is free with respect to the axle 5 and the second sun gear 3a-2 is fixed to the axle 5, the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is a, If the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the gear 3a-1 is b, the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the second sun gear 3a-2 is c, and the number of teeth of the outer ring gear 3d is d. The speed increasing ratio from the planet carrier 3c to the outer ring gear 3d is [(a × b) / (c × d)] + 1
It becomes. At this time, the first sun gear 3a-1 is idling with respect to the axle 5, and is not involved in torque transmission.

すなわち、第一太陽歯車3a−1と第二太陽歯車3a−2は異なる歯数であるから、車軸5に対して、第一太陽歯車3a−1と第二太陽歯車3a−2をフリーとして、第一太陽歯車3a−1と遊星キャリア3cとを固定するか、あるいは、第一太陽歯車3a−1と遊星キャリア3cとをフリーとして、車軸5に対して第一太陽歯車3a−1と第二太陽歯車3a−2のいずれか1つを固定することで増速比を変化させることができる。   That is, since the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 have different numbers of teeth, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 are free with respect to the axle 5. The first sun gear 3a-1 and the planet carrier 3c are fixed, or the first sun gear 3a-1 and the planet carrier 3c are free, and the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-1 The speed increase ratio can be changed by fixing any one of the sun gears 3a-2.

つぎに、変速制御機構10の構成について説明すると、前述のように、遊星キャリア3cの内面には、第一変速用ワンウェイクラッチ3eの変速用クラッチカム面3kが設けられている。また、車軸5の外面には、逆入力用ワンウェイクラッチ2の逆入力用クラッチカム面2fと第二変速用ワンウェイクラッチ3iの第一クラッチ部3i−1の変速用クラッチカム面3f−1の両方の機能を有する凹凸からなる両方向クラッチカム面11が設けられている。さらに車軸5の外面には、第二変速用ワンウェイクラッチ3iの第二クラッチ部3i−2の変速用クラッチカム面3f−2も設けられている。
この両方向クラッチカム面11、変速用クラッチカム面3f−2を覆うように、車軸5の外周に変速用スリーブ10bと逆入力用スリーブ10cが周方向に沿って交互に配置されている(図2(b)(c)参照)。
Next, the configuration of the shift control mechanism 10 will be described. As described above, the shift clutch cam surface 3k of the first shift one-way clutch 3e is provided on the inner surface of the planet carrier 3c. Further, on the outer surface of the axle 5, both the reverse input clutch cam surface 2f of the reverse input one-way clutch 2 and the shift clutch cam surface 3f-1 of the first clutch portion 3i-1 of the second shift one-way clutch 3i are provided. A bi-directional clutch cam surface 11 is provided which is formed of irregularities having the functions described above. Further, a shift clutch cam surface 3 f-2 of the second clutch portion 3 i-2 of the second shift one-way clutch 3 i is also provided on the outer surface of the axle 5.
Shift sleeves 10b and reverse input sleeves 10c are alternately arranged on the outer periphery of the axle 5 along the circumferential direction so as to cover the bidirectional clutch cam surface 11 and the shift clutch cam surface 3f-2 (FIG. 2). (See (b) and (c)).

変速用スリーブ10bは、周方向に沿って断続的に設けられており、第二変速用ワンウェイクラッチ3iの各変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1,3g−2が対面する変速用クラッチカム面3f−1,3f−2を、外周側から覆うことができるようになっている。また、その軸方向2箇所に切欠部10iを有する。   The speed change sleeve 10b is provided intermittently along the circumferential direction, and the speed change clutch cam surface 3f- facing each speed change one-way clutch pawl 3g-1, 3g-2 of the second speed change one-way clutch 3i. 1, 3f-2 can be covered from the outer peripheral side. Moreover, it has the notch part 10i in the two axial directions.

また、逆入力用スリーブ10cも、周方向に沿って断続的に設けられており、逆入力用ワンウェイクラッチ2の逆入力用ワンウェイクラッチ爪2gが対面する逆入力用クラッチカム面2fを、外周側から覆うことができるようになっている。また、その軸方向1箇所に切欠部10hを有する。   The reverse input sleeve 10c is also provided intermittently along the circumferential direction, and the reverse input clutch cam surface 2f facing the reverse input one-way clutch pawl 2g of the reverse input one-way clutch 2 is disposed on the outer peripheral side. It can be covered from. Moreover, it has the notch 10h in the one axial direction.

この前記変速用スリーブ10bの前記第二変速用ワンウェイクラッチ爪3g(変速用クラッチカム面3f)を覆う部分と、前記逆入力用スリーブ10cの前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪2g(逆入力用クラッチカム面2f)を覆う部分とは、周方向に沿って交互に配置されている。   A portion of the shift sleeve 10b covering the second shift one-way clutch pawl 3g (shift clutch cam surface 3f) and the reverse input one-way clutch pawl 2g (reverse input clutch cam) of the reverse input sleeve 10c. The portions covering the surface 2f) are alternately arranged along the circumferential direction.

特に、この実施形態では、前記変速用スリーブ10bにおける第一クラッチ部3i−1の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1を覆う部分と、逆入力用スリーブ10cにおける逆入力用ワンウェイクラッチ爪2gを覆う部分とは、それぞれ車軸5の軸心を夾んで両側に配置されるとともに相互に前記車軸5周りに90°位相がずれた位置に配置されている。すなわち、図2(b)に示す軸直交断面において、変速用スリーブ10b、逆入力用スリーブ10cが90°毎に交互に現れる。このため、両者が干渉することが無くなり、小スペースで両方の機構を成立させることが可能となっている。   In particular, in this embodiment, a portion covering the shifting one-way clutch pawl 3g-1 of the first clutch portion 3i-1 in the shifting sleeve 10b and a portion covering the reverse input one-way clutch pawl 2g in the reverse input sleeve 10c. Are arranged on both sides with the axis of the axle 5 in between, and at a position where the phase is shifted by 90 ° around the axle 5. That is, in the cross section orthogonal to the axis shown in FIG. 2B, the shift sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c appear alternately every 90 °. For this reason, both do not interfere and both mechanisms can be established in a small space.

なお、第二クラッチ部3i−2に対応する図2(c)に示す断面においても、変速用スリーブ10bと逆入力用スリーブ10cとの配置は同様となっている。すなわち、変速用スリーブ10b、逆入力用スリーブ10cが90°毎に交互に現れる断面が、少なくとも第二変速用ワンウェイクラッチ3i、逆入力用ワンウェイクラッチ2に対する有効範囲において、軸方向に沿って連続している。   In the cross section shown in FIG. 2C corresponding to the second clutch portion 3i-2, the arrangement of the shifting sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c is the same. That is, the cross-section where the shift sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c appear alternately every 90 ° is continuous along the axial direction at least in the effective range for the second shift one-way clutch 3i and the reverse input one-way clutch 2. ing.

なお、ここで、変速用スリーブ10b及び逆入力用スリーブ10cは、それぞれ周方向に沿って「部材のある部分」と「部材の無い部分」とが断続的に設けられており、「部材のある部分」の周方向長さ、「部材の無い部分」の周方向長さは、それぞれ両スリーブ10b,10c間で同じに設定されている。また、その断続の繰り返し数も同じである。   Here, each of the speed change sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c is intermittently provided with “parts with members” and “parts without members” along the circumferential direction. The circumferential length of the “portion” and the circumferential length of the “portion without the member” are set to be the same between the sleeves 10b and 10c, respectively. Also, the number of repeated repetitions is the same.

その変速用スリーブ10bは車軸5の軸方向に移動自在であり、変速用スリーブ10bを軸方向に移動操作することによって、切欠部10iが、変速用クラッチカム面3fの位置と、前記第二変速用クラッチカム面3fの位置から退避した位置との間で移動し、その移動によって、前記第二変速用ワンウェイクラッチ3iの切り替えを行う。   The speed change sleeve 10b is movable in the axial direction of the axle 5. By operating the speed change sleeve 10b to move in the axial direction, the notch 10i is positioned at the position of the speed change clutch cam surface 3f, and the second speed change gear. The second shift one-way clutch 3i is switched by the movement from the position of the clutch cam surface 3f to the retracted position.

また、変速制御機構10は、車軸5の軸孔5a内を通ってその一端が前記車軸5から外部に引き出されて外部から軸方向への移動の操作が可能な操作部10aを備えている。操作部10aを軸方向に移動操作することによって、変速用スリーブ10bを動作させ、前記第二変速用ワンウェイクラッチ3iの前記切り替えが可能である。   Further, the speed change control mechanism 10 includes an operation portion 10a that passes through the shaft hole 5a of the axle 5 and has one end thereof drawn out from the axle 5 to be movable in the axial direction from the outside. By operating the operating portion 10a to move in the axial direction, the shifting sleeve 10b is operated, and the switching of the second shifting one-way clutch 3i is possible.

ここで、図1に示すように、変速用スリーブ10bは、車軸5に設けられた横穴10gに挿入されたピン10fによってその車軸5に固定されている。前記変速用ピン10fを前記操作部10aによって前記横穴10g内で軸方向へ移動操作することにより、前記変速用スリーブ10bの軸方向への移動を行うことができる。また、この変速用スリーブ10bは、弾性部材10dによって、軸方向に付勢されている。   Here, as shown in FIG. 1, the speed change sleeve 10 b is fixed to the axle 5 by a pin 10 f inserted in a lateral hole 10 g provided in the axle 5. The shifting sleeve 10b can be moved in the axial direction by operating the shifting pin 10f in the axial direction within the lateral hole 10g by the operating portion 10a. The speed change sleeve 10b is biased in the axial direction by an elastic member 10d.

また、その変速用スリーブ10bの切欠部10iは、その軸方向端部にテーパ面10jを、周方向端部にもテーパ面を備える。
このように、前記切欠部10iの軸方向端部にテーパ面10jを設けることで、変速用クラッチカム面3fに噛み込んだ変速用ワンウェイクラッチ爪3gと切欠部10iの縁が接触したときに、そのテーパ面10jの傾斜面によって変速用ワンウェイクラッチ爪3gを変速用クラッチカム面3fから外す力を大きくすることができる。
また、周方向端部にテーパ面を設けることで、逆方向の回転(変速用クラッチ部においては、逆入力方向の回転)時に、変速用ワンウェイクラッチ爪3gはテーパ面の傾斜面に沿ってカム面上を移動するため、スムーズな回転が可能となる。
The notch 10i of the speed change sleeve 10b has a tapered surface 10j at its axial end and a tapered surface at its circumferential end.
Thus, by providing the tapered surface 10j at the axial end of the notch 10i, when the shift one-way clutch pawl 3g engaged with the shift clutch cam surface 3f comes into contact with the edge of the notch 10i, Due to the inclined surface of the tapered surface 10j, the force for removing the one-way clutch pawl 3g for shifting from the clutch cam surface 3f for shifting can be increased.
Also, by providing a tapered surface at the circumferential end, the one-way clutch pawl 3g for shifting is cammed along the inclined surface of the tapered surface during reverse rotation (in the reverse clutch direction, rotation in the reverse input direction). Smooth movement is possible because it moves on the surface.

切欠部10iが、第一クラッチ部3i−1と第二クラッチ部3i−2のどちらかの変速用クラッチカム面3f(3f−1,3f−2)にのみ臨むことで、その臨んだ側の変速用ワンウェイクラッチ爪3g(3g−1,3g−2)は、弾性部材の付勢力によって、その切欠部10i(10i−1,10i−2)内に入り込んで、その一端が車軸5側の変速用クラッチカム面3f(3f−1,3f−2)に係合する。切欠部10i(10i−1,10i−2)が同時に第一クラッチ部3i−1と第二クラッチ部3i−2の各変速用クラッチカム面3f−1,3f−2に臨むことはないように、軸方向に並ぶ切欠部10i(10i−1,10i−2)同士の間隔が決定されているので、切欠部10i(10i−1,10i−2)が臨んでいない側の変速用ワンウェイクラッチ爪3g(3g−1,3g−2)は、変速用スリーブ10bによって、変速用クラッチカム面3f(3f−1,3f−2)への係合は阻止される。   The notch portion 10i faces only the shifting clutch cam surface 3f (3f-1, 3f-2) of either the first clutch portion 3i-1 or the second clutch portion 3i-2. The one-way clutch pawl 3g (3g-1, 3g-2) for shifting enters the notch 10i (10i-1, 10i-2) by the biasing force of the elastic member, and one end of the shifting one-way clutch pawl 3g (3g-1, 3g-2) The clutch cam surface 3f (3f-1, 3f-2) is engaged. The cutout portions 10i (10i-1, 10i-2) do not face the shift clutch cam surfaces 3f-1, 3f-2 of the first clutch portion 3i-1 and the second clutch portion 3i-2 at the same time. Since the interval between the notches 10i (10i-1, 10i-2) arranged in the axial direction is determined, the one-way clutch pawl for shifting on the side where the notches 10i (10i-1, 10i-2) do not face 3g (3g-1, 3g-2) is prevented from engaging with the clutch clutch cam surface 3f (3f-1, 3f-2) by the shift sleeve 10b.

また、逆入力用スリーブ10cも、変速用スリーブ10bとともに車軸5の軸方向に移動自在である。逆入力用スリーブ10cを軸方向に移動操作することによって、その逆入力用スリーブ10cが備える切欠部10hが移動するが、切欠部10hは常に逆入力用クラッチカム面2f上に位置している。   The reverse input sleeve 10c is also movable in the axial direction of the axle 5 together with the speed change sleeve 10b. By operating the reverse input sleeve 10c to move in the axial direction, the notch 10h included in the reverse input sleeve 10c moves, but the notch 10h is always located on the reverse input clutch cam surface 2f.

この逆入力用スリーブ10cの軸方向移動も、前述の操作部10aを軸方向に移動操作することによって行うことができる。
逆入力用スリーブ10cと操作部10aとの接続構造は、変速用スリーブ10bと操作部10aとの接続構造と同じである。逆入力用スリーブ10cは、共通の弾性部材10dによって、軸方向に付勢されている。
The reverse input sleeve 10c can also be moved in the axial direction by moving the operation portion 10a in the axial direction.
The connection structure between the reverse input sleeve 10c and the operation portion 10a is the same as the connection structure between the transmission sleeve 10b and the operation portion 10a. The reverse input sleeve 10c is biased in the axial direction by a common elastic member 10d.

また、その逆入力用スリーブ10cの切欠部10hについても、その周方向端部にテーパ面を備えることもできる。テーパ面の効果は、変速用スリーブ10bの場合と同様である。   Further, the notch 10h of the reverse input sleeve 10c can also be provided with a tapered surface at its circumferential end. The effect of the tapered surface is the same as that of the speed change sleeve 10b.

これらの構成により、駆動時には、前記スプロケット4からの駆動力は前記変速機構3を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記逆入力用ワンウェイクラッチ2によって前記太陽歯車3aと車軸5とが逆入力に対して回転不能となることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケット4に伝達できる機能を発揮することができる。   With these configurations, during driving, the driving force from the sprocket 4 is transmitted to the driving wheels through the speed change mechanism 3, and when the forward drive is not driven, the sun gear 3a and the axle 5 are reversed by the reverse input one-way clutch 2. By being unable to rotate with respect to the input, the function of transmitting the reverse input torque from the drive wheel to the sprocket 4 can be exhibited.

この実施形態の作用について、さらに詳しく説明すると、まず、変速1段目の状態(直結状態)を図1及び図2に示す。リアスプロケット4は、ハブケース7内で軸方向一方寄りに設けてある。そして、変速制御機構10をリアスプロケット4の逆側に配置している。   The operation of this embodiment will be described in more detail. First, the state of the first shift stage (direct connection state) is shown in FIGS. The rear sprocket 4 is provided in the hub case 7 on the one side in the axial direction. The shift control mechanism 10 is disposed on the opposite side of the rear sprocket 4.

この状態で、第二変速用ワンウェイクラッチ3iの変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1及び変速用ワンウェイクラッチ爪3g−2は、変速用スリーブ10b及び逆入力用スリーブ10cとによって両方向クラッチカム面11と隔てられている。   In this state, the shifting one-way clutch pawl 3g-1 and the shifting one-way clutch pawl 3g-2 of the second shifting one-way clutch 3i are separated from the bidirectional clutch cam surface 11 by the shifting sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c. It has been.

リアスプロケット4からの駆動力に対して、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2は、それぞれ車軸5の軸周りに相対回転可能となっている。一方、遊星キャリア3cと第一太陽歯車3a−1は、第一変速用ワンウェイクラッチ3eによって、駆動力に対して相対回転不能となっている。
したがって、リアスプロケット4から駆動力は、遊星キャリア3c、遊星歯車3b、ハブケース7(外輪歯車3d)の順に等速で伝達される。
With respect to the driving force from the rear sprocket 4, the first sun gear 3 a-1 and the second sun gear 3 a-2 are relatively rotatable around the axle 5. On the other hand, the planetary carrier 3c and the first sun gear 3a-1 are not rotatable relative to the driving force by the first shift one-way clutch 3e.
Accordingly, the driving force is transmitted from the rear sprocket 4 at a constant speed in the order of the planet carrier 3c, the planet gear 3b, and the hub case 7 (outer ring gear 3d).

変速2段目(増速1)の状態を図3及び図4に示す。変速制御機構10の操作部10aを、車軸5外からの操作により軸方向のある位置まで押し込むことにより、変速用スリーブ10b及び逆入力用スリーブ10cが軸方向にスライドし、第一クラッチ部3i−1の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1の位置に、変速用スリーブ10bの切欠部10iが移動する。   The state of the second speed change (speed increase 1) is shown in FIGS. By pushing the operating portion 10a of the speed change control mechanism 10 to a position in the axial direction by an operation from outside the axle 5, the shifting sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c slide in the axial direction, and the first clutch portion 3i- The notch portion 10i of the shift sleeve 10b moves to the position of the one shift one-way clutch pawl 3g-1.

これにより、第一クラッチ部3i−1の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1は、両方向クラッチカム面11に噛み込み、第一太陽歯車3a−1は、駆動力に対して車軸5に対して相対回転不能となる。
このとき、第二クラッチ部3i−2の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−2の位置では、変速用スリーブ10bによって、両方向クラッチカム面11と第二クラッチ部3i−2の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−2が隔てられている。このため、第二太陽歯車3a−2は、車軸5の軸周りに回転可能である。
Thereby, the one-way clutch pawl 3g-1 for shifting of the first clutch portion 3i-1 is engaged with the bidirectional clutch cam surface 11, and the first sun gear 3a-1 is relative to the axle 5 with respect to the driving force. It becomes impossible to rotate.
At this time, at the position of the one-way clutch pawl 3g-2 for shifting of the second clutch portion 3i-2, the one-way clutch pawl 3g- for shifting of the bidirectional clutch cam surface 11 and the second clutch portion 3i-2 by the shifting sleeve 10b. 2 are separated. For this reason, the second sun gear 3 a-2 is rotatable around the axle 5.

このとき、第一変速用ワンウェイクラッチ3eの変速用ワンウェイクラッチ爪3jは、第一変速用ワンウェイクラッチ切替部10eのテーパ面10kに当たって外径側に押圧される。このため、図4(a)に示すように、変速用ワンウェイクラッチ爪3jは、遊星キャリア3cの変速用クラッチカム面3kから切り離される。このため、遊星キャリア3cと第一太陽歯車3a−1は相対回転可能となる。   At this time, the one-way clutch pawl 3j for shifting of the first one-way clutch 3e contacts the tapered surface 10k of the first one-way clutch switching portion 10e and is pressed to the outer diameter side. Therefore, as shown in FIG. 4A, the shift one-way clutch pawl 3j is separated from the shift clutch cam surface 3k of the planet carrier 3c. For this reason, the planet carrier 3c and the first sun gear 3a-1 can be rotated relative to each other.

この状態では、リアスプロケット4からの駆動力は、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、外輪歯車3dの歯数をdとすると、増速比
(a+d)/d
でハブケース7に伝達される。
In this state, the driving force from the rear sprocket 4 is the speed increasing ratio (a + d) / d, where a is the number of teeth of the first sun gear 3a-1 and d is the number of teeth of the outer ring gear 3d.
Is transmitted to the hub case 7.

変速3段目(増速2)の状態を図5及び図6に示す。変速制御機構10の操作部10aを、車軸5外からの操作でさらに押し込むことにより、変速用スリーブ10b及び逆入力用スリーブ10cがさらに図中左側へと軸方向にスライドする。   The state of the third speed change (speed increase 2) is shown in FIGS. By further pushing the operating portion 10a of the speed change control mechanism 10 from the outside of the axle 5, the speed change sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c are further slid in the axial direction to the left in the drawing.

このスライドにより、第二クラッチ部3i−2の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−2の位置に、変速用スリーブ10bの切欠部10iが移動する。これにより、第二クラッチ部3i−2の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−2は両方向クラッチカム面11に噛み込み、第二太陽歯車3a−2は駆動力に対して車軸5にロックされる。   By this sliding, the notch portion 10i of the speed change sleeve 10b is moved to the position of the speed change one-way clutch pawl 3g-2 of the second clutch portion 3i-2. Thereby, the one-way clutch pawl 3g-2 for shifting of the second clutch part 3i-2 is engaged with the bidirectional clutch cam surface 11, and the second sun gear 3a-2 is locked to the axle 5 with respect to the driving force.

このとき、第一クラッチ部3i−1の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1の位置では、変速用スリーブ10bによって、両方向クラッチカム面11と第一クラッチ部3i−1の変速用ワンウェイクラッチ爪3g−1が隔てられている。このため、第一太陽歯車3a−1は車軸5の軸周りに回転可能である。   At this time, at the position of the one-way clutch pawl 3g-1 for shifting of the first clutch portion 3i-1, the one-way clutch pawl 3g- for shifting of the bidirectional clutch cam surface 11 and the first clutch portion 3i-1 by the shifting sleeve 10b. 1 are separated. For this reason, the first sun gear 3 a-1 can rotate around the axis of the axle 5.

また、第一変速用ワンウェイクラッチ3eの変速用ワンウェイクラッチ爪3jは、第一変速用ワンウェイクラッチ切替部10eによって、遊星キャリア3cの変速用クラッチカム面3kから切り離されているため、遊星キャリア3cと第一太陽歯車3a−1は相対回転可能となっている。   Further, since the one-way clutch pawl 3j for shifting of the first one-way clutch 3e is separated from the shifting clutch cam surface 3k of the planetary carrier 3c by the first one-way clutch switching portion 10e, the planetary carrier 3c The first sun gear 3a-1 is relatively rotatable.

この状態では、リアスプロケット4からの駆動力は、第二太陽歯車3a−2の歯数をa、第一太陽歯車3a−1と噛み合う遊星歯車3bの歯数をb、第二太陽歯車3a−2と噛み合う遊星歯車3bの歯数をc、外輪歯車3dの歯数をdとすると、増速比
[(a×b)/(c×d)]+1
でハブケース7に伝達される。
In this state, the driving force from the rear sprocket 4 is such that the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is a, the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with the first sun gear 3a-1 is b, and the second sun gear 3a- Speed ratio [(a × b) / (c × d)] + 1 where c is the number of teeth of the planetary gear 3b meshing with 2 and d is the number of teeth of the outer ring gear 3d.
Is transmitted to the hub case 7.

なお、変速3段目から2段目に戻す場合や、変速2段目から1段目に戻す場合、操作部10aに加えられた負荷(押圧力)を解放又は減少させることで、弾性部材10dによって変速用スリーブ10bが押し戻される。このとき、切欠部10iの軸方向端部に設けられたテーパ面10jによって、両方向クラッチカム面11に噛み込んでいる変速用ワンウェイクラッチ爪3g(3g−1,3g−2)を押し上げる力が強くなり、変速用スリーブ10bが戻り易くなるため、スムーズな切替が可能となる。   When returning from the third speed to the second speed or returning from the second speed to the first speed, the elastic member 10d is released or released by releasing or reducing the load (pressing force) applied to the operation unit 10a. As a result, the shift sleeve 10b is pushed back. At this time, the force that pushes up the one-way clutch pawl 3g (3g-1, 3g-2) for shifting, which is engaged with the bidirectional clutch cam surface 11, is strong by the tapered surface 10j provided at the axial end of the notch 10i. Thus, since the shifting sleeve 10b is easily returned, smooth switching is possible.

前進非駆動時(タイヤからの逆入力時)の状態を図7及び図8に示す。このとき、各太陽歯車3a−1,3a−2の車軸5に対する回転方向は、駆動力作用時と逆向きとなる。   FIGS. 7 and 8 show the state when the vehicle is not driven forward (at the time of reverse input from the tire). At this time, the rotation directions of the sun gears 3a-1 and 3a-2 with respect to the axle 5 are opposite to those when the driving force is applied.

この状態において、図7に示すように、いずれの変速段においても、第一太陽歯車3a−1の内面に設けられた逆入力用ワンウェイクラッチ2の逆入力用ワンウェイクラッチ爪2gは、逆入力用スリーブ10cの切欠部10h上に位置している。
このため、逆入力用ワンウェイクラッチ爪2gは、両方向クラッチカム面11に噛み込み、第一太陽歯車3a−1は逆入力に対して車軸5にロックされる。
In this state, as shown in FIG. 7, the reverse input one-way clutch pawl 2g of the reverse input one-way clutch 2 provided on the inner surface of the first sun gear 3a-1 It is located on the notch 10h of the sleeve 10c.
For this reason, the one-way clutch pawl 2g for reverse input is engaged with the bidirectional clutch cam surface 11, and the first sun gear 3a-1 is locked to the axle 5 against reverse input.

このとき、タイヤからの逆入力は、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、外輪歯車3dの歯数をdとすると、減速比
(a+d)/d
でハブケース7からリアスプロケット4に伝達される。
At this time, the reverse input from the tire is the reduction ratio (a + d) / d, where a is the number of teeth of the first sun gear 3a-1 and d is the number of teeth of the outer ring gear 3d.
Is transmitted from the hub case 7 to the rear sprocket 4.

図7では、変速機構3に関し、変速1段目の状態の時を示しているが、いずれの変速段においても逆入力に対して第一太陽歯車3a−1が車軸5にロックするため、タイヤからの逆入力の伝達経路は一定である。   Although FIG. 7 shows the state of the first gear stage with respect to the transmission mechanism 3, the first sun gear 3a-1 is locked to the axle 5 with respect to the reverse input at any gear stage. The transmission path of the reverse input from is constant.

なお、図示していないが、センタモータユニット内においては、モータの出力軸から駆動力伝達要素までの間に、アシスト時にはモータからの駆動力を伝達でき、回生発電時には前記駆動力伝達要素からの逆入力を伝達可能であるツーウェイクラッチを備えている。
これにより、アシストと回生発電の切替が容易となり、アシストがない状態でペダルを漕いだとき、モータの抵抗を切り離すことができるようになっている。
Although not shown, in the center motor unit, the driving force from the motor can be transmitted during assisting from the motor output shaft to the driving force transmission element, and from the driving force transmission element during regenerative power generation. A two-way clutch capable of transmitting reverse input is provided.
As a result, switching between assist and regenerative power generation is facilitated, and the resistance of the motor can be disconnected when the pedal is stroked without assist.

また、後進非駆動時(自転車を降りて、後方に引くような状況)では、絶対的な回転方向は逆となるが、リアスプロケット4とハブケース7との相対回転の関係は、前進駆動時と同じである。   Further, when the vehicle is not driven backward (when the bicycle is dismounted and pulled backward), the absolute rotational direction is reversed, but the relationship between the relative rotation of the rear sprocket 4 and the hub case 7 is the same as that during forward driving. The same.

この実施形態では、逆入力用ワンウェイクラッチ2を、第一太陽歯車3a−1と車軸5との間に設けているが、これを、第二太陽歯車3a−2と車軸5との間に設けてもよい。さらに、第一変速用ワンウェイクラッチ3eを、遊星キャリア3cと第一太陽歯車3a−1との間に設けているが、これを、遊星キャリア3cと第二太陽歯車3a−2との間に設けてもよい。   In this embodiment, the reverse input one-way clutch 2 is provided between the first sun gear 3 a-1 and the axle 5, but this is provided between the second sun gear 3 a-2 and the axle 5. May be. Further, the first speed change one-way clutch 3e is provided between the planet carrier 3c and the first sun gear 3a-1, but this is provided between the planet carrier 3c and the second sun gear 3a-2. May be.

また、この実施形態では、変速用スリーブ10bと逆入力用スリーブ10cとを、周方向に沿って交互に同数ずつ配置しているが、相対的に変速用スリーブ10bの数を多くすることもできる。   Further, in this embodiment, the same number of the shift sleeves 10b and the reverse input sleeves 10c are arranged along the circumferential direction. However, the number of the shift sleeves 10b can be relatively increased. .

すなわち、前述のように、この実施形態では、図2(b)(c)に示すように、変速用スリーブ10b及び前記逆入力用スリーブ10cは、それぞれ周方向に沿って「部材のある部分」と「部材の無い部分」とが断続的に設けられており、「部材のある部分」の周方向長さ、「部材の無い部分」の周方向長さは、両スリーブ10b,10cともに同じに設定されている。また、その断続の繰り返し数も同じである。   That is, as described above, in this embodiment, as shown in FIGS. 2B and 2C, the speed change sleeve 10b and the reverse input sleeve 10c are each “parts with members” along the circumferential direction. And “the part without the member” are intermittently provided, and the circumferential length of the “part with the member” and the circumferential length of the “part without the member” are the same in both the sleeves 10b and 10c. Is set. Also, the number of repeated repetitions is the same.

例えば、これを、変速用スリーブ10bの「部材のある部分」の方が、逆入力用スリーブ10cの「部材のある部分」よりも、周方向長さの合計が多くなるように設定することができる。このようにするためには、例えば、変速用スリーブ10bの「部材のある部分」の1箇所当たりの周方向長さが、逆入力用スリーブ10cの「部材のある部分」の1箇所当たりの周方向長さと同じである場合は、逆入力用スリーブ10cの前記周方向への断続の繰り返し数よりも、前記変速用スリーブ10bの前記周方向への断続の繰り返し数の方が多く設定することができる。このようにすると、変速切替のタイムラグが少なくなり、変速切替に重点を置くことができる。   For example, this may be set so that the total length in the circumferential direction is greater in the “portion with the member” of the shifting sleeve 10b than in the “portion with the member” of the reverse input sleeve 10c. it can. In order to achieve this, for example, the circumferential length of each "portion with the member" of the speed change sleeve 10b is equal to the circumference of the "portion with the member" of the reverse input sleeve 10c. If the length is the same as the length in the direction, the number of repetitions of intermittent engagement of the speed change sleeve 10b in the circumferential direction may be set larger than the number of repetitions of intermittent engagement of the reverse input sleeve 10c in the circumferential direction. it can. In this way, the time lag for gear change can be reduced, and an emphasis can be placed on the gear change.

また、車軸5は、軸方向に伸びる穴が軸方向片側から空けられており、その車軸5の軸方向他端は中実となっているが、これらを車軸5の軸方向全長に亘る貫通穴としてもよい。   The axle 5 has a hole extending in the axial direction from one side in the axial direction, and the other axial end of the axle 5 is solid, but these are through holes extending over the entire axial length of the axle 5. It is good.

また、この実施形態では、遊星歯車3bを2段としているが、1段もしくは3段以上の遊星歯車を用いても差し支えない。   In this embodiment, the planetary gear 3b has two stages, but one or more planetary gears may be used.

遊星歯車3bを3段以上とする場合、変速機構3は、その遊星歯車3bの歯車部の段数と同数の太陽歯車3aを備えたものとする。
このとき、各太陽歯車3aは、それぞれ、第二変速用ワンウェイクラッチ3iによって、スプロケット4からの駆動力に対して、いずれか一つを選択的に車軸5に固定するか、あるいは全てをフリーの状態にすることができるように、変速制御機構10によって制御されることとなる。
When the planetary gear 3b has three or more stages, the speed change mechanism 3 is provided with the same number of sun gears 3a as the number of gears of the planetary gear 3b.
At this time, each of the sun gears 3a is selectively fixed to the axle 5 with respect to the driving force from the sprocket 4 by the one-way clutch 3i for second speed change, or all of the sun gears 3a are free. It is controlled by the shift control mechanism 10 so as to be in a state.

また、この実施形態では、第一変速用ワンウェイクラッチ3e、第二変速用ワンウェイクラッチ3i、逆入力用ワンウェイクラッチ2は、いずれもラチェットクラッチを採用したが、これらに関して、変速制御機構10によって、同様に制御され得る限りにおいて、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等、他の構成からなるワンウェイクラッチを採用することは差し支えない。   In this embodiment, the first gear shift one-way clutch 3e, the second gear shift one-way clutch 3i, and the reverse input one-way clutch 2 all employ ratchet clutches. As long as it can be controlled, a one-way clutch having another configuration such as a roller clutch or a sprag clutch may be employed.

1 リアハブ(ハブ)
2 逆入力用ワンウェイクラッチ
2f 逆入力用クラッチカム面
2g 逆入力用ワンウェイクラッチ爪
3 変速機構
3a 太陽歯車
3a−1 第一太陽歯車
3a−2 第二太陽歯車
3b 遊星歯車
3c 遊星キャリア
3d 外輪歯車
3e 第一変速用ワンウェイクラッチ
3f 変速用クラッチカム面
3g 変速用ワンウェイクラッチ爪
3i 第二変速用ワンウェイクラッチ
3i−1 第一クラッチ部
3i−2 第二クラッチ部
3j 変速用ワンウェイクラッチ爪
3k 変速用クラッチカム面
4 リアスプロケット(スプロケット)
5 車軸
6 ハブフランジ
7 ハブケース
10 変速制御機構
10a 操作部
10b 変速用スリーブ
10c 逆入力用スリーブ
10d 弾性部材
10e 第一変速用ワンウェイクラッチ切替部
10f ピン
10g 横穴
10h,10i 切欠部
10j、10k テーパ面
11 凹凸(両方向クラッチカム面)
13,14,15 軸受部
1 Rear hub (hub)
2 Reverse input one-way clutch 2f Reverse input clutch cam surface 2g Reverse input one-way clutch pawl 3 Transmission mechanism 3a Sun gear 3a-1 First sun gear 3a-2 Second sun gear 3b Planetary gear 3c Planetary carrier 3d Outer ring gear 3e First shift one-way clutch 3f shift clutch cam surface 3g shift one-way clutch pawl 3i second shift one-way clutch 3i-1 first clutch portion 3i-2 second clutch portion 3j shift one-way clutch pawl 3k shift clutch cam Surface 4 Rear sprocket (sprocket)
5 Axle 6 Hub flange 7 Hub case 10 Shift control mechanism 10a Operation portion 10b Shift sleeve 10c Reverse input sleeve 10d Elastic member 10e First shift one-way clutch switching portion 10f Pin 10g Horizontal hole 10h, 10i Notch 10j, 10k Tapered surface 11 Concavity and convexity (bidirectional clutch cam surface)
13, 14, 15 Bearing part

Claims (18)

前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、前記駆動輪から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を前記二次電池に還元する回生機構を備えた電動補助自転車において、
前記駆動輪に設けたハブ(1)に変速機構(3)と逆入力用ワンウェイクラッチ(2)とを備え、前記変速機構(3)は遊星歯車機構によって構成されて、少なくとも一つの太陽歯車(3a)を有して、前記踏力又は前記モータの出力による駆動力をスプロケット(4)を通じて前記駆動輪に伝達する機能を有し、前記変速機構(3)は、前記太陽歯車(3a)と係合する少なくとも1つの歯車部を有する遊星歯車(3b)と、前記遊星歯車(3b)と係合する外輪歯車(3d)と、前記遊星歯車(3b)を保持する遊星キャリア(3c)とを備えており、駆動力に対して前記遊星キャリア(3c)と前記太陽歯車(3a)とを相対回転可能又は相対回転不能とに切り替える機能を有する第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)、及び、駆動力に対して前記太陽歯車(3a)を車軸(5)周りに相対回転可能又は相対回転不能とに切り替える機能を有する第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)とを有し、前記第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)及び前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の切替を外部操作により行うことが可能な変速制御機構(10)を備えており、
駆動力に対して前記遊星キャリア(3c)と前記太陽歯車(3a)とを相対回転不能に且つ前記太陽歯車(3a)と前記車軸(5)とを相対回転可能とすることにより、前記スプロケット(4)から、前記遊星キャリア(3c)、前記遊星歯車(3b)、前記外輪歯車(3d)を介してハブケース(7)に駆動力を伝達する低速状態と、駆動力に対して前記遊星キャリア(3c)と前記太陽歯車(3a)とを相対回転可能に且つ前記太陽歯車(3a)と前記車軸(5)とを相対回転不能とすることにより、前記スプロケット(4)から、前記遊星キャリア(3c)、前記遊星歯車(3b)、前記外輪歯車(3d)を介してハブケース(7)に駆動力を伝達する少なくとも一段階の高速状態とに変速することが可能であり、
前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)は、前記太陽歯車(3a)と前記車軸(5)との間に設けられて、前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)は、前記駆動輪からの逆入力に対して前記太陽歯車(3a)を前記車軸(5)周りに回転不能とする機能を有しており、前記駆動輪からの逆入力を前記ハブケース(7)から前記スプロケット(4)に伝達可能とするハブ(1)を備えた電動補助自転車。
A secondary battery and an auxiliary drive motor are attached to the frame connecting the front wheel and the rear wheel, and the pedaling force transmitted from the crankshaft or the driving force by the output of the motor can be transmitted to the driving wheel. In the battery-assisted bicycle provided with a regenerative mechanism for returning regenerative power generated by reverse input from the drive wheel to the output shaft of the motor to the secondary battery,
The hub (1) provided on the drive wheel is provided with a speed change mechanism (3) and a reverse input one-way clutch (2). The speed change mechanism (3) is constituted by a planetary gear mechanism and includes at least one sun gear ( 3a), and has a function of transmitting the pedaling force or the driving force generated by the motor output to the driving wheel through the sprocket (4), and the speed change mechanism (3) is engaged with the sun gear (3a). A planetary gear (3b) having at least one gear portion to be engaged, an outer ring gear (3d) engaged with the planetary gear (3b), and a planet carrier (3c) holding the planetary gear (3b). A first-speed one-way clutch (3e) having a function of switching the planetary carrier (3c) and the sun gear (3a) to be relatively rotatable or not rotatable with respect to the driving force, and driving And the second gear-shifting one-way clutch (3i) having a function of switching the sun gear (3a) to be rotatable relative to the axle (5) or not relatively rotatable. (3e) and a shift control mechanism (10) capable of switching the second shift one-way clutch (3i) by an external operation,
By making the planetary carrier (3c) and the sun gear (3a) relatively unrotatable with respect to the driving force and making the sun gear (3a) and the axle (5) relatively rotatable, the sprocket ( 4) from the planetary carrier (3c), the planetary gear (3b), the outer ring gear (3d) to the hub case (7) through a low-speed state, and the planetary carrier ( 3c) and the sun gear (3a) are relatively rotatable, and the sun gear (3a) and the axle (5) are not relatively rotatable, so that the planetary carrier (3c) is removed from the sprocket (4). ), The planetary gear (3b), and the outer ring gear (3d) can be shifted to at least one stage of high speed that transmits driving force to the hub case (7),
The reverse input one-way clutch (2) is provided between the sun gear (3a) and the axle (5), and the reverse input one-way clutch (2) is used for reverse input from the drive wheels. On the other hand, the sun gear (3a) has a function of making the sun gear (3a) unrotatable around the axle (5), and reverse input from the drive wheel can be transmitted from the hub case (7) to the sprocket (4). A motor-assisted bicycle equipped with a hub (1).
前記遊星歯車(3b)は複数の歯車部を有し、前記太陽歯車(3a)は前記歯車部の数と同数設けられて、前記各歯車部に対してそれぞれ一つの前記太陽歯車(3a)が噛み合っており、駆動力に対して複数の前記太陽歯車(3a)のいずれか一つを選択的に前記車軸(5)に相対回転不能とすることにより、前記高速状態における複数段階の変速を可能としたことを特徴とする請求項1に記載の電動補助自転車。   The planetary gear (3b) has a plurality of gear portions, the sun gear (3a) is provided in the same number as the gear portions, and one sun gear (3a) is provided for each gear portion. Engagement, and by selectively disabling any one of the plurality of sun gears (3a) with respect to the driving force relative to the axle (5), it is possible to perform a multi-stage shift in the high speed state. The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein: 前記第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)がラチェットクラッチによって構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動補助自転車。   The battery-assisted bicycle according to claim 1 or 2, wherein the first speed change one-way clutch (3e) is a ratchet clutch. 前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)及び前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)がラチェットクラッチによって構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   4. The battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the one-way clutch for second speed change (3 i) and the one-way clutch for reverse input (2) are constituted by a ratchet clutch. 5. 前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)は、前記太陽歯車(3a)に設けられた変速用ワンウェイクラッチ爪(3g)と、前記車軸(5)の外面に設けられた変速用クラッチカム面(3f)とを備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)は、前記太陽歯車(3a)に設けられた逆入力用ワンウェイクラッチ爪(2g)と、前記車軸(5)の外面に設けられた逆入力用クラッチカム面(2f)とを備えたことを特徴とする請求項4に記載の電動補助自転車。   The second shift one-way clutch (3i) includes a shift one-way clutch pawl (3g) provided on the sun gear (3a) and a shift clutch cam surface (3f) provided on the outer surface of the axle (5). The reverse input one-way clutch (2) includes a reverse input one-way clutch pawl (2g) provided on the sun gear (3a) and a reverse input provided on the outer surface of the axle (5). The battery-assisted bicycle according to claim 4, further comprising a clutch cam surface (2f). 前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の変速用クラッチカム面(3f)と前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)の逆入力用クラッチカム面(2f)との両方の機能を発揮する凹凸(11)を前記車軸(5)の外周に設けたことを特徴とする請求項5に記載の電動補助自転車。   Concavities and convexities (11) exhibiting both functions of the shift clutch cam surface (3f) of the second shift one-way clutch (3i) and the reverse input clutch cam surface (2f) of the reverse input one-way clutch (2). ) Is provided on the outer periphery of the axle (5). 前記変速制御機構(10)は、前記車軸(5)周りに切欠部(10i)を有する変速用スリーブ(10b)を備え、その変速用スリーブ(10b)は前記車軸(5)の軸方向に移動自在であり、前記変速用スリーブ(10b)を軸方向に移動操作することによって、前記切欠部(10i)が、前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の変速用クラッチカム面(3f)の位置と、前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の変速用クラッチカム面(3f)の位置から退避した位置との間で移動し、その移動によって、前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の切り替えを行うことを特徴とする請求項5又は6に記載の電動補助自転車。   The shift control mechanism (10) includes a shift sleeve (10b) having a notch (10i) around the axle (5), and the shift sleeve (10b) moves in the axial direction of the axle (5). When the shift sleeve (10b) is moved and operated in the axial direction, the notch (10i) is positioned on the shift clutch cam surface (3f) of the second shift one-way clutch (3i). And a position retracted from the position of the shift clutch cam surface (3f) of the second shift one-way clutch (3i), and by the movement, the second shift one-way clutch (3i) is switched. The battery-assisted bicycle according to claim 5 or 6, characterized in that: 前記第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)は、前記太陽歯車(3a)の外面に揺動運動可能に支持された変速用ワンウェイクラッチ爪(3j)と、前記遊星キャリア(3c)の内面に設けられた変速用クラッチカム面(3k)とを備え、前記変速用スリーブ(10b)は第一変速用ワンウェイクラッチ切替部(10e)を備え、前記変速用スリーブ(10b)の前記軸方向への移動操作によって、前記第一変速用ワンウェイクラッチ切替部(10e)が、前記変速用ワンウェイクラッチ爪(3j)から退避した位置と、前記変速用ワンウェイクラッチ爪(3j)と当接した位置との間で移動し、その移動によって、前記第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)の切り替えを行うことを特徴とする請求項7に記載の電動補助自転車。   The first shifting one-way clutch (3e) is provided on the inner surface of the planetary carrier (3c) and the shifting one-way clutch pawl (3j) supported on the outer surface of the sun gear (3a) so as to be swingable. A shift clutch cam surface (3k), the shift sleeve (10b) includes a first shift one-way clutch switching portion (10e), and the shift sleeve (10b) is moved in the axial direction. Accordingly, the first shift one-way clutch switching portion (10e) moves between a position retracted from the shift one-way clutch pawl (3j) and a position in contact with the shift one-way clutch pawl (3j). The battery-assisted bicycle according to claim 7, wherein the first-speed one-way clutch (3 e) is switched by the movement. 前記変速用スリーブ(10b)の切欠部(10i)は、その軸方向端縁に、軸方向外側に向かって徐々に外径側に近づくテーパ面(10j)を有し、そのテーパ面(10j)に前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の変速用ワンウェイクラッチ爪(3g)が当接することを特徴とする請求項7又は8に記載の電動補助自転車。   The notch (10i) of the speed change sleeve (10b) has a tapered surface (10j) gradually approaching the outer diameter side toward the outer side in the axial direction at the axial end edge thereof, and the tapered surface (10j) 9. The battery-assisted bicycle according to claim 7, wherein a shift one-way clutch pawl (3 g) of the second shift one-way clutch (3 i) is in contact with the second shift one-way clutch (3 i). 前記変速用スリーブ(10b)の第一変速用ワンウェイクラッチ切替部(10e)は、その軸方向端縁に、軸方向に沿って前記第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)に近づくにつれて徐々に内径側に近づくテーパ面(10k)を有し、そのテーパ面(10k)に前記第一変速用ワンウェイクラッチ(3e)の変速用ワンウェイクラッチ爪(3j)が当接することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The first speed change one-way clutch switching portion (10e) of the speed change sleeve (10b) is gradually increased in diameter toward the axial end thereof as it approaches the first speed change one-way clutch (3e) along the axial direction. A taper surface (10k) that approaches the taper surface (10k), wherein the one-way clutch pawl (3j) for shifting of the first gear-shifting clutch (3e) abuts on the tapered surface (10k). The battery-assisted bicycle according to any one of the above. 前記変速制御機構(10)は、前記車軸(5)周りに切欠部(10h)を有する逆入力用スリーブ(10c)を備え、その逆入力用スリーブ(10c)は前記車軸(5)の軸方向に移動自在であり、前記逆入力用スリーブ(10c)を軸方向に移動操作しても、前記切欠部(10h)が、常に前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)の逆入力用クラッチカム面(2f)の位置にあることを特徴とする請求項6乃至10のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The shift control mechanism (10) includes a reverse input sleeve (10c) having a notch (10h) around the axle (5), and the reverse input sleeve (10c) is in the axial direction of the axle (5). Even if the reverse input sleeve (10c) is moved in the axial direction, the notch (10h) always keeps the reverse input clutch cam surface (2) of the reverse input one-way clutch (2). The battery-assisted bicycle according to any one of claims 6 to 10, which is located at a position 2f). 前記変速用スリーブ(10b)及び前記逆入力用スリーブ(10c)は、前記車軸(5)内を通ってその一端が前記車軸(5)の外部に引き出された操作部(10a)によって、前記車軸(5)外からその軸方向への移動操作が可能になっていることを特徴とする請求項11に記載の電動補助自転車。 The speed change sleeve (10b) and the reverse input sleeve (10c) pass through the axle (5) and one end thereof is pulled out of the axle (5) by an operating portion (10a). (5) The battery-assisted bicycle according to claim 11, wherein a movement operation in the axial direction is possible from the outside. 前記変速用スリーブ(10b)及び前記逆入力用スリーブ(10c)は、弾性部材(10d)によって軸方向に付勢されていることを特徴とする請求項12に記載の電動補助自転車。   The battery-assisted bicycle according to claim 12, wherein the shift sleeve (10b) and the reverse input sleeve (10c) are urged in an axial direction by an elastic member (10d). 前記スプロケット(4)は前記ハブケース(7)内の軸方向一方寄りに配置されており、前記変速制御機構(10)を軸方向他方寄りに配置したことを特徴とする請求項12又は13に記載の電動補助自転車。   14. The sprocket (4) is disposed closer to one axial direction in the hub case (7), and the shift control mechanism (10) is disposed closer to the other axial direction. Electric assist bicycle. 前記変速用スリーブ(10b)及び前記逆入力用スリーブ(10c)は、それぞれ周方向に沿って断続的に設けられており、前記変速用スリーブ(10b)における前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の変速用ワンウェイクラッチ爪(3g)を覆う部分と、前記逆入力用スリーブ(10c)における前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)の逆入力用ワンウェイクラッチ爪(2g)を覆う部分とを周方向に沿って交互に配置したことを特徴とする請求項11乃至14のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The shift sleeve (10b) and the reverse input sleeve (10c) are provided intermittently along the circumferential direction, and the second shift one-way clutch (3i) in the shift sleeve (10b). And a portion covering the reverse input one-way clutch pawl (2g) of the reverse input one-way clutch (2) in the reverse input sleeve (10c) in the circumferential direction. The battery-assisted bicycle according to any one of claims 11 to 14, wherein the bicycle is alternately disposed along the battery. 前記変速用スリーブ(10b)における前記第二変速用ワンウェイクラッチ(3i)の変速用ワンウェイクラッチ爪(3g)を覆う部分と、前記逆入力用スリーブ(10c)における前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)の逆入力用ワンウェイクラッチ爪(2g)を覆う部分とは、それぞれ前記車軸(5)の軸心を夾んで両側に配置されるとともに相互に前記車軸(5)周りに90°位相がずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項15に記載の電動補助自転車。   A portion of the shift sleeve (10b) covering the shift one-way clutch pawl (3g) of the second shift one-way clutch (3i), and the reverse input one-way clutch (2) in the reverse input sleeve (10c) The portions that cover the one-way clutch pawl (2g) for reverse input are located on both sides of the axle (5) and are 90 ° out of phase with each other around the axle (5). The battery-assisted bicycle according to claim 15, wherein the battery-assisted bicycle is disposed in the vehicle. 前記変速用スリーブ(10b)及び前記逆入力用スリーブ(10c)は、それぞれ周方向に沿って断続的に設けられており、前記逆入力用スリーブ(10c)における前記周方向への断続の繰り返し数よりも、前記変速用スリーブ(10b)における前記周方向への断続の繰り返し数の方が多く設定されていることを特徴とする請求項11乃至14のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The speed change sleeve (10b) and the reverse input sleeve (10c) are provided intermittently along the circumferential direction, and the number of repetitions of the reverse input sleeve (10c) in the circumferential direction is repeated. The battery-assisted bicycle according to any one of claims 11 to 14, wherein a greater number of repetitions of the intermittent in the circumferential direction is set in the shift sleeve (10b). モータの出力軸から駆動力伝達要素までの間に、アシスト時にはモータからの駆動力を伝達でき、回生発電時には前記駆動力伝達要素からの逆入力を伝達可能であるツーウェイクラッチを備えたことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   A two-way clutch is provided between the motor output shaft and the driving force transmission element, which can transmit the driving force from the motor during assisting and can transmit the reverse input from the driving force transmission element during regenerative power generation. The battery-assisted bicycle according to any one of claims 1 to 17.
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