JP2011189839A - Power-assisted bicycle with regeneration mechanism - Google Patents
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Abstract
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,
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
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
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,
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,
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.
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
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.
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
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
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
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-
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
Hereinafter, the cam surface of the first
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
It becomes. At this time, the
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
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
It becomes. At this time, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Thus, by providing the tapered
Also, by providing a tapered surface at the circumferential end, the one-way
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
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
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
The connection structure between the
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
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
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
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
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
Accordingly, the driving force is transmitted from the
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
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
At this time, at the position of the one-way
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
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
Is transmitted to the
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
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
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
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
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
Is transmitted to the
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
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
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
For this reason, the one-way
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
Is transmitted from the
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
At this time, each of the
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-
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-
5
13, 14, 15 Bearing part
Claims (18)
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).
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DE102016113871B4 (en) | 2015-07-31 | 2022-03-10 | GM Global Technology Operations LLC | product |
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- 2010-03-15 JP JP2010057604A patent/JP2011189839A/en active Pending
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