JP2012025328A - Power-assisted bicycle - Google Patents

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JP2012025328A
JP2012025328A JP2010168060A JP2010168060A JP2012025328A JP 2012025328 A JP2012025328 A JP 2012025328A JP 2010168060 A JP2010168060 A JP 2010168060A JP 2010168060 A JP2010168060 A JP 2010168060A JP 2012025328 A JP2012025328 A JP 2012025328A
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clutch
reverse input
way clutch
axle
shifting
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JP2010168060A
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Inventor
Kiyohiro Ito
潔洋 伊藤
Hirokazu Oba
浩量 大場
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Ntn Corp
Ntn株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a center motor type power-assisted bicycle with a regeneration mechanism, for securing a great gear ratio (a speed increasing ratio) without increasing the outer diameter of a device in a hub of a driving wheel to actualize easy change-over operation of a mechanism which cancels (prohibits) the engagement of a reverse input clutch, during reverse travel.SOLUTION: In the hub of the driving wheel, a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism are provided in parallel to each other along the axial direction of an axle for enabling a speed change in three stages, namely, a low speed condition in which driving force is transmitted from the input side directly to a hub case, a first speed increasing condition in which the driving force is transmitted from the input side to the hub case via either the first planetary gear mechanism or the second planetary gear mechanism for a speed increase, and a second speed increasing condition in which the driving force is transmitted from the input side to the hub case via the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism for a speed increase.

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、駆動軸とモータの出力軸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、バッテリ(二次電池)からモータ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、モータをフロント側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, a drive shaft and an output shaft of the motor are provided. With direct connection, 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 battery (secondary battery) to the motor tends to be long, and the wiring to the secondary battery tends to be complicated. Further, when the motor is arranged on the front side, the operability is deteriorated, and when the motor is arranged on the rear side, there is a problem that compatibility with the transmission becomes difficult.
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、モータの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(例えば、特許文献4参照)。
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, the first one-way clutch is provided between the motor output shaft and the drive sprocket, the second one-way clutch is provided between the pedal crankshaft to which the pedal force is input and the drive sprocket, and the brake operation is further performed. Accordingly, by providing direct coupling means for locking the first one-way clutch, power regeneration during braking is realized. Note that 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 (see, for example, Patent Document 4).
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(例えば、特許文献5参照)。   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 it is necessary to transmit the reverse input torque from the axle side to the motor side during regeneration, the rear hub and the rear sprocket are directly connected (see, for example, Patent Document 5).
このように、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。   Thus, in the center motor type drive system, when the power regeneration function is installed, in order to transmit the reverse input torque from the wheels to the motor shaft, in Patent Document 4 and Patent Document 5, the rear hub and the rear sprocket are directly connected. ing.
ところで、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。
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。
By the way, a general bicycle speed change mechanism is a system in which a multistage sprocket is provided on the same axis of one or both of a crankshaft and a rear axle, and a chain is moved between sprockets by a derailleur (external gear change). Machine) and a system (internal transmission) that changes gears by changing gears provided inside the rear hub.
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.
この点、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とが直結されているので、内装変速機に対応することができない。   In this regard, in Patent Document 4 and Patent Document 5 described above, since the rear hub and the rear sprocket are directly connected, it is not possible to cope with the internal transmission.
また、内装変速機内には、通常、惰性走行に対応するためのワンウェイクラッチが設けられている。このため、その構造を、そのまま回生機構を備えた電動補助自転車に適用しても、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。すなわち、ワンウェイクラッチは空転するから、車輪からの逆入力により、センタモータを回転、回生させることができない。   Further, a one-way clutch is usually provided in the internal transmission to cope with inertial running. For this reason, even if the structure is applied as it is to a battery-assisted bicycle equipped with a regeneration mechanism, the reverse input from the wheels is not transmitted from the rear hub to the rear sprocket. That is, since the one-way clutch rotates idly, the center motor cannot be rotated and regenerated by reverse input from the wheels.
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。   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、特許文献6では、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、リアハブに変速機構と逆入力伝達用のクラッチを設けることにより、惰性走行時に後輪からの逆入力がチェーンを介してモータに伝達されることで、回生発電を可能としている。   Therefore, in Patent Document 6, in a center-motor-type battery-assisted bicycle equipped with an internal transmission, a reverse mechanism from a rear wheel is connected to a chain by a reverse mechanism by providing a transmission mechanism and a reverse input clutch on a rear hub. Regenerative power generation is possible by being transmitted to the motor via
この電動補助自転車において、変速機構は、遊星歯車機構を用いており、入力が等速以上で伝達される増速型か、あるいは、等速以下で伝達される減速型としている。   In this battery-assisted bicycle, the speed change mechanism uses a planetary gear mechanism and is a speed increasing type in which an input is transmitted at a constant speed or higher, or a speed reducing type in which an input is transmitted at a constant speed or lower.
増速型の場合、遊星キャリアを入力として、遊星キャリアとハブケースとの間に設けた駆動用ワンウェイクラッチを介して駆動力が車輪(ハブケース)に伝達される直結状態とできる。また、歯数の異なる複数の歯車部を有する遊星歯車が、それぞれ車軸周りに設けた太陽歯車に噛み合っており、各歯車部に噛み合う太陽歯車と車軸との間にそれぞれ設けてある変速用クラッチを切り替えることによって、複数段の増速状態の切り替えを行っている。   In the case of the speed increasing type, the planetary carrier is used as an input, and a direct connection state in which the driving force is transmitted to the wheels (hub case) through the driving one-way clutch provided between the planet carrier and the hub case can be achieved. In addition, planetary gears having a plurality of gear portions with different numbers of teeth are engaged with sun gears provided around the axles, respectively, and transmission clutches provided between the sun gears and the axles that are engaged with the respective gear portions are provided. By switching, a plurality of speed increasing states are switched.
また、逆入力伝達用のクラッチ(以下、「逆入力用クラッチ」と称する。)は、変速比が最も高速となる時に車軸に固定される太陽歯車と車軸との間に設けられている。   Further, the reverse input transmission clutch (hereinafter referred to as “reverse input clutch”) is provided between the sun gear fixed to the axle and the axle when the speed ratio is the highest.
この構成とした場合、逆入力用クラッチとして通常のワンウェイクラッチを採用すると、後退しようとした際(自転車を手で押して後退するような状態)に、逆入力用クラッチが噛み合って車輪がロックしてしまう。このため、後退することができない状態となってしまう。このような事態を回避するため、その後退時において、逆入力用クラッチの係合を解除する(係合させない)機構が必要である。   In this configuration, if a normal one-way clutch is used as the reverse input clutch, the reverse input clutch engages and the wheel locks when attempting to move backward (when the bicycle is pushed backward by hand). End up. For this reason, it will be in the state which cannot reverse. In order to avoid such a situation, a mechanism for releasing (not engaging) the reverse input clutch at the time of reverse is necessary.
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 特開2010−095203号公報JP 2010-095203 A
上記特許文献6で示されている構成では、変速機構は、歯数の異なる複数の歯車部を有する遊星歯車を用いた構成としている。このため、変速比(増速比)を大きくしようとすると、その外径が大きくなりがちである。   In the configuration disclosed in Patent Document 6, the transmission mechanism uses a planetary gear having a plurality of gear portions having different numbers of teeth. For this reason, when trying to increase the gear ratio (speed increasing ratio), the outer diameter tends to increase.
また、後退時において、逆入力用クラッチの係合を解除する(係合させない)機構については、例えば、後退時にハブケースの回転を利用して自動で切り替える構造を採用できる。しかし、この場合、各クラッチの状態によっては、逆入力用クラッチが解除される前に先にロックしてしまい、その後は、切り替えることができない状態となる恐れがある。また、例えば、手動で切り替える機構とした場合、後退時において、その都度切り替え操作するのは不便である。   As a mechanism for releasing (not engaging) the reverse input clutch at the time of reverse, for example, a structure that automatically switches using the rotation of the hub case at the time of reverse can be adopted. However, in this case, depending on the state of each clutch, the reverse input clutch may be locked before being released, and after that, there is a possibility that it cannot be switched. Further, for example, in the case of a mechanism for manually switching, it is inconvenient to perform a switching operation each time when the vehicle moves backward.
そこで、この発明は、回生機構を備えたセンターモータ方式の電動補助自転車において、駆動輪のハブ内の装置の外径を大きくすることなく、大きい変速比(増速比)を確保することを第一の課題とし、後退時において、逆入力用クラッチの係合を解除する(係合させない)状態に容易に切り替えできるようにすることを第二の課題とする。   In view of this, the present invention provides a center-motor-type battery-assisted bicycle equipped with a regenerative mechanism that secures a large gear ratio (speed increase ratio) without increasing the outer diameter of the device in the hub of the drive wheels. As a second problem, a second problem is to enable easy switching to a state in which the engagement of the reverse input clutch is released (not engaged) during reverse.
上記第一及び第二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力伝達要素を介して駆動輪に伝達可能とし、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内部に変速機構と逆入力用ワンウェイクラッチとクラッチ切替装置とを備え、前記変速機構は、車軸の軸方向に沿って並列する第一遊星歯車機構と第二遊星歯車機構を備え、前記第一遊星歯車機構は、車軸周りに設けられた第一太陽歯車と、その第一太陽歯車に噛み合う第一遊星歯車、及びその第一遊星歯車を保持する第一遊星キャリアを有し、前記第二遊星歯車機構は、車軸周りに設けられた第二太陽歯車と、その第二太陽歯車に噛み合う第二遊星歯車、及びその第二遊星歯車を保持する第二遊星キャリアを有し、前記変速機構は、駆動力に対し前記第一太陽歯車及び前記第二太陽歯車をそれぞれ車軸周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能な変速用ワンウェイクラッチと、前記変速用ワンウェイクラッチの前記切り替えを行う変速制御機構とを備え、前記第一遊星キャリアと前記第二遊星キャリアとの間に第一ワンウェイクラッチを、前記第二遊星キャリアとハブケースとの間に第二ワンウェイクラッチを備え、前記第二遊星キャリアは、前記第一遊星歯車と噛み合う第一外輪歯車と一体に回転し、前記ハブケースは、第二遊星歯車と噛み合う第二外輪歯車と一体に回転するようになっており、前記変速制御機構により、前記第一太陽歯車及び前記第二太陽歯車を駆動力に対して車軸に相対回転可能とすることにより、駆動力が、第一遊星キャリアから第一ワンウェイクラッチ及び第二ワンウェイクラッチを介してハブケースに直結で伝達される低速状態と、第一太陽歯車及び前記第二太陽歯車の一方を駆動力に対して車軸に相対回転不能とし他方を車軸に相対回転可能とすることにより、駆動力が、前記第一遊星キャリアから前記第一遊星歯車機構又は前記第二遊星歯車機構のいずれかを介して増速されて前記ハブケースに伝達される第一増速状態と、前記第一太陽歯車及び前記第二太陽歯車の両方を駆動力に対して車軸に相対回転不能とすることにより、駆動力が、第一遊星キャリアから前記第一遊星歯車機構及び前記第二遊星歯車機構を介して増速されて前記ハブケースに伝達される第二増速状態の3段階に変速可能であり、前記逆入力用ワンウェイクラッチは、前記第一太陽歯車と前記車軸との間に設けられる逆入力用第一ワンウェイクラッチと、前記第二太陽歯車と前記車軸との間に設けられる逆入力用第二ワンウェイクラッチとからなり、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置により、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチを逆入力に対して係合可能な状態に切り替えることによって、前記ハブケースからの逆入力を前記駆動力伝達要素に伝達可能であり、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチがラチェットクラッチ機構によって構成されていることを特徴とする電動補助自転車とした。   In order to solve the above first and second 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 the pedal force transmitted from the crankshaft or the motor Regenerative power that can be transmitted to the drive wheels via the drive force transmission element, and the regenerative power generated by reverse input from the drive wheels to the output shaft of the motor is returned to the secondary battery when not driven. In the battery-assisted bicycle provided with a mechanism, a transmission mechanism, a reverse input one-way clutch, and a clutch switching device are provided in a hub provided on the driving wheel, and the transmission mechanism is arranged in parallel along the axial direction of the axle. A planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism, wherein the first planetary gear mechanism includes a first sun gear provided around an axle, a first planetary gear meshing with the first sun gear, and the first planetary gear. The second planetary gear mechanism has a second planetary gear mechanism, a second sun gear provided around the axle, a second planetary gear meshing with the second sun gear, and the second planetary gear. A one-way clutch for gear shifting that can switch the first sun gear and the second sun gear relative to the driving force between relative rotation or non-rotation around the axle. And a shift control mechanism for performing the switching of the one-way clutch for shifting, a first one-way clutch between the first planet carrier and the second planet carrier, and between the second planet carrier and the hub case. A second one-way clutch, the second planet carrier rotates integrally with a first outer ring gear meshing with the first planetary gear, and the hub case includes a second planetary gear. The second outer ring gear that meshes with the gear rotates integrally, and the shift control mechanism enables the first sun gear and the second sun gear to rotate relative to the axle with respect to the driving force. , The driving force is transmitted from the first planetary carrier to the hub case through the first one-way clutch and the second one-way clutch, and one of the first sun gear and the second sun gear is driven against the driving force. By making the relative rotation impossible with respect to the axle and making the other relative to the axle possible, the driving force is increased from either the first planetary gear mechanism or the second planetary gear mechanism through the first planetary carrier. And the first acceleration state transmitted to the hub case and the first sun gear and the second sun gear are both made non-rotatable relative to the axle with respect to the driving force, thereby reducing the driving force. The first planetary carrier can be shifted in three stages of a second speed-up state in which the speed is increased through the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism and transmitted to the hub case. The one-way clutch includes a first input one-way clutch for reverse input provided between the first sun gear and the axle, and a second one-way clutch for reverse input provided between the second sun gear and the axle. When the forward drive is not driven, the clutch switching device switches the reverse input first one-way clutch and the reverse input second one-way clutch to a state in which the reverse input can be engaged. Reverse input can be transmitted to the driving force transmission element, and the first one-way clutch for reverse input and the second one-way clutch for reverse input are ratchet. Was motor-assisted bicycle characterized in that it is constituted by a clutch mechanism.
このように、車軸の軸方向に沿って第一遊星歯車機構と第二遊星歯車機構とを並列させ、駆動力が、入力側からハブケースに直結で伝達される低速状態と、入力側から第一遊星歯車機構又は第二遊星歯車機構のいずれかを介して増速されてハブケースに伝達される第一増速状態と、入力側から第一遊星歯車機構及び第二遊星歯車機構を介して増速されてハブケースに伝達される第二増速状態の3段階に変速可能としたことにより、装置を径方向に対して大型化させないコンパクトな構成としながら、より大きな変速比を得ることが可能となる。   In this way, the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism are arranged in parallel along the axial direction of the axle so that the driving force is transmitted directly from the input side to the hub case, and the first planetary gear mechanism from the input side. A first acceleration state that is accelerated through either the planetary gear mechanism or the second planetary gear mechanism and transmitted to the hub case, and is accelerated from the input side via the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism. Since it is possible to shift in three stages of the second speed increasing state transmitted to the hub case, it becomes possible to obtain a larger gear ratio while making the apparatus compact in size without increasing the size in the radial direction. .
これは、遊星キャリアを入力、外輪歯車を出力、太陽歯車を固定した場合、太陽歯車の歯数をa、外輪歯車の歯数をdとすると、増速比は(a+d)/dとなるため、太陽歯車の歯数を固定すると、外輪歯車の歯数が少ないほど増速比が大きくなることに基づいている。
すなわち、車軸の軸方向に沿って第一遊星歯車機構と第二遊星歯車機構とを並列させたことにより、各遊星歯車機構に対して、対応する外輪歯車を別々に設定できる。その各機構において遊星歯車が一段(複数の歯車部を有さない)であるものを採用した場合、その遊星歯車に噛み合う外輪歯車の外径が小さいほど(外輪歯車の歯数が少ないほど)増速比が大きくなるため、外輪歯車の外径が小さいコンパクトな構成であっても、大きな変速比を得ることが可能となっているのである。
This is because when the planetary carrier is input, the outer ring gear is output, and the sun gear is fixed, the speed increasing ratio is (a + d) / d, where the number of teeth of the sun gear is d and the number of teeth of the outer ring gear is d. When the number of teeth of the sun gear is fixed, the speed increase ratio becomes larger as the number of teeth of the outer ring gear decreases.
That is, by arranging the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism in parallel along the axial direction of the axle, the corresponding outer ring gear can be set separately for each planetary gear mechanism. When each of the mechanisms employs a single planetary gear (not having a plurality of gears), the smaller the outer diameter of the outer ring gear meshing with the planetary gear (the smaller the number of teeth of the outer ring gear), the greater the increase. Since the speed ratio is increased, a large gear ratio can be obtained even with a compact configuration in which the outer diameter of the outer ring gear is small.
また、この構成によれば、第一太陽歯車及び第二太陽歯車と車軸との間の2つの逆入力用ワンウェイクラッチ、すなわち、逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び逆入力用第二ワンウェイクラッチが、それぞれラチェットクラッチによって構成されている。ラチェットクラッチは、クラッチ爪の揺動の拘束によって簡単にその係合を規制できるから、後退時において、第一太陽歯車及び第二太陽歯車を車軸に係合させない状態に容易に切り替えできる。   In addition, according to this configuration, the two reverse input one-way clutches between the first sun gear and the second sun gear and the axle, that is, the reverse input first one-way clutch and the reverse input second one-way clutch include: Each is constituted by a ratchet clutch. Since the ratchet clutch can be easily restricted in its engagement by restraining the swing of the clutch pawl, it can be easily switched to a state in which the first sun gear and the second sun gear are not engaged with the axle when retreating.
また、この第一遊星歯車機構と第二遊星歯車機構を、同一の遊星歯車機構によって構成することで、すなわち、同一の歯車諸元からなる太陽歯車、遊星歯車、さらには、可能であれば同一の歯車諸元からなる外輪歯車を用いることで、両遊星歯車機構の部品を共通化することが可能となり低コスト化が実現できる。   In addition, the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism are configured by the same planetary gear mechanism, that is, the sun gear, the planetary gear, and if possible, the same gear specifications. By using an outer ring gear composed of the above-mentioned gear specifications, it is possible to share the parts of both planetary gear mechanisms and realize cost reduction.
なお、前記クラッチ切替装置は、ブレーキ操作と連動して、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチを逆入力に対して係合可能な状態に切り替えることが望ましい。
すなわち、ブレーキを操作すれば(ブレーキが効いている状態となれば)、逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び逆入力用第二ワンウェイクラッチが逆入力に対して係合可能な状態となり、ブレーキの操作を解除すれば(ブレーキが効いていない状態となれば)、逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び逆入力用第二ワンウェイクラッチが逆入力に対して係合不能な状態となる構成である。
Preferably, the clutch switching device switches the reverse input first one-way clutch and the reverse input second one-way clutch to a state in which the reverse input can be engaged with the reverse input in conjunction with the brake operation.
In other words, if the brake is operated (when the brake is in effect), the first input one-way clutch for reverse input and the second one-way clutch for reverse input can be engaged with the reverse input. If is released (when the brake is not effective), the first input one-way clutch for reverse input and the second one-way clutch for reverse input cannot be engaged with the reverse input.
また、後退時においても、ブレーキを操作しない限り、逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び逆入力用第二ワンウェイクラッチは係合可能な状態とはならないため、その機能が第一ワンウェイクラッチ及び第二ワンウェイクラッチと干渉することはなく、後進が可能である。   In addition, even during reverse operation, unless the brake is operated, the first input one-way clutch for reverse input and the second one-way clutch for reverse input are not in an engageable state. It does not interfere with the clutch and can reverse.
これらの各構成において、前記クラッチ切替装置は、前記車軸内を通して外部に引き出された逆入力操作部を有しており、その逆入力操作部を軸方向に移動操作することにより、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチが切り替えられる構成とすることができる。この構成によれば、簡単な機構により、逆入力用ワンウェイクラッチの切り替えを外部から行うことができるようになる。   In each of these configurations, the clutch switching device has a reverse input operation unit that is pulled out through the axle, and moves the reverse input operation unit in the axial direction to thereby perform the reverse input operation. The first one-way clutch and the second one-way clutch for reverse input can be switched. According to this configuration, the reverse input one-way clutch can be switched from the outside by a simple mechanism.
また、これらの各構成において、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチは、揺動自在の逆入力用第一クラッチ爪が前記車軸の外面に、その逆入力用第一クラッチ爪が噛み合う逆入力用第一クラッチカム面が前記第一太陽歯車の内面に設けられており、前記逆入力用第二ワンウェイクラッチは、揺動自在の逆入力用第二クラッチ爪が前記車軸の外面に、その逆入力用第二クラッチ爪が噛み合う逆入力用第二クラッチカム面が前記第二太陽歯車の内面に設けられている構成を採用することができる。
この構成によれば、逆入力用第一ワンウェイクラッチ、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチのそれぞれにおいて、クラッチカム面の係合溝数を確保し易くなるため、クラッチの遊び角(係合するまでのタイムラグ)を小さくできる。すなわち、車軸側にクラッチカム面を設けるよりも、より径の大きい太陽歯車側にクラッチカム面を設けた方が有利である。
In each of these configurations, the reverse input first one-way clutch includes a reverse input first clutch pawl in which a swingable reverse input first clutch pawl meshes with an outer surface of the axle. One clutch cam surface is provided on the inner surface of the first sun gear, and the second input one-way clutch for reverse input has a second clutch pawl for oscillating reverse input on the outer surface of the axle for reverse input. A configuration in which the second clutch cam surface for reverse input with which the second clutch pawl meshes is provided on the inner surface of the second sun gear can be employed.
According to this configuration, in each of the first input one-way clutch for reverse input and the first one-way clutch for reverse input, it is easy to secure the number of engagement grooves on the clutch cam surface. Time lag). That is, it is more advantageous to provide the clutch cam surface on the sun gear side having a larger diameter than to provide the clutch cam surface on the axle side.
また、前記逆入力用第一クラッチ爪及び前記逆入力用第二クラッチ爪は、それぞれ弾性部材によってその一端が前記逆入力用第一クラッチカム面又は前記逆入力用第二クラッチカム面側に起き上がる方向に付勢され、その他端が前記車軸の外周に設けた逆入力用スリーブに接することができるようになっており、前記逆入力操作部の軸方向への移動操作により、前記逆入力用スリーブに設けられた切欠部が、前記逆入力用第一クラッチ爪及び前記逆入力用第二クラッチ爪の位置と、その逆入力用第一クラッチ爪及び逆入力用第二クラッチ爪から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチが切り替えられる構成を採用することができる。   One end of each of the reverse input first clutch pawl and the reverse input second clutch pawl is raised by the elastic member toward the reverse input first clutch cam surface or the reverse input second clutch cam surface. The reverse input sleeve is urged in the direction, and the other end can come into contact with the reverse input sleeve provided on the outer periphery of the axle, and the reverse input sleeve can be moved by moving the reverse input operation portion in the axial direction. The notch portion provided in the reverse input first clutch pawl and the reverse input second clutch pawl, the position retracted from the reverse input first clutch pawl and the reverse input second clutch pawl, The first input one-way clutch for reverse input and the second one-way clutch for reverse input can be switched by moving each of them.
また、この逆入力用スリーブは、前記車軸の軸方向に移動することにより、前記切欠部の移動が行われ、前記切欠部の軸方向端部に、軸方向外側に向かうにつれて外径側に近づくテーパ面を設けた構成を採用することができる。
この構成によれば、このようにすれば、クラッチカム面に噛み込んだクラッチ爪と切欠部が接触した際に、そのテーパ面の傾斜面によって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、逆入力用スリーブが、前記車軸の軸周り方向に移動することにより、前記切欠部の移動が行われる場合は、変速用スリーブの切欠部の周方向端縁にテーパ面を設けることもできる。
Further, the reverse input sleeve moves in the axial direction of the axle so that the cutout portion is moved, and approaches the outer diameter side toward the axially outer end of the cutout portion. A configuration in which a tapered surface is provided can be employed.
According to this configuration, when the clutch pawl bitten on the clutch cam surface and the cutout portion come into contact with each other, the force to remove the clutch pawl from the cam surface can be increased by the inclined surface of the tapered surface. it can.
In addition, when the reverse input sleeve moves in the direction around the axis of the axle to move the notch, a tapered surface can be provided at the circumferential edge of the notch of the speed change sleeve. .
なお、このような逆入力用第一ワンウェイクラッチ及び逆入力用第二ワンウェイクラッチの構成は、変速用第一ワンウェイクラッチ及び変速用第二ワンウェイクラッチにも適用することができる。   Note that the configurations of the first reverse one-way clutch and the second reverse one-way clutch can be applied to the first shift one-way clutch and the second shift one-way clutch.
すなわち、具体的には、前記変速用ワンウェイクラッチは、前記第一太陽歯車と前記車軸との間に設けられる変速用第一ワンウェイクラッチと、前記第二太陽歯車と前記車軸との間に設けられる前記変速用第二ワンウェイクラッチとからなり、前記変速用第一ワンウェイクラッチ及び前記変速用第二ワンウェイクラッチは、ラチェットクラッチ機構によって構成されているものである。   Specifically, the one-way clutch for shifting is provided between the first one-way clutch for shifting provided between the first sun gear and the axle, and between the second sun gear and the axle. The first two-way clutch for shifting and the second one-way clutch for shifting are constituted by a ratchet clutch mechanism.
また、前記変速制御機構は、前記車軸内を通して外部に引き出された変速操作部を有しており、その変速操作部を軸方向に移動操作することにより、前記変速用第一ワンウェイクラッチ及び前記変速用第二ワンウェイクラッチが切り替えられる構成を採用することができる。この構成によれば、簡単な機構により、逆入力用ワンウェイクラッチの切り替えを外部から行うことができるようになる。   Further, the shift control mechanism has a shift operation unit that is pulled out through the axle, and by operating the shift operation unit to move in the axial direction, the first one-way clutch for shifting and the shift control unit A configuration in which the second one-way clutch can be switched can be employed. According to this configuration, the reverse input one-way clutch can be switched from the outside by a simple mechanism.
さらに、この構成において、前記変速用第一ワンウェイクラッチは、揺動自在の変速用第一クラッチ爪が前記車軸の外面に、その変速用第一クラッチ爪が噛み合う変速用第一クラッチカム面が前記第一太陽歯車の内面に設けられており、前記変速用第二ワンウェイクラッチは、揺動自在の変速用第二クラッチ爪が前記車軸の外面に、その変速用第二クラッチ爪が噛み合う変速用第二クラッチカム面が前記第二太陽歯車の内面に設けられている構成を採用することができる。
この構成によれば、変速用第一ワンウェイクラッチ、変速用第二ワンウェイクラッチのそれぞれにおいて、クラッチカム面の係合溝数を確保し易くなるため、クラッチの遊び角(係合するまでのタイムラグ)を小さくできる。すなわち、車軸側にクラッチカム面を設けるよりも、より径の大きい太陽歯車側にクラッチカム面を設けた方が有利である。
Further, in this configuration, the first shift one-way clutch has a first shift clutch clutch surface in which the first clutch pawl for swinging meshes with the outer surface of the axle and the first clutch pawl for shifting. The shift second one-way clutch is provided on the inner surface of the first sun gear, and the second shift one-way clutch has a second shift clutch pawl that can swing freely and the second clutch pawl for shifting meshes with the outer surface of the axle. A configuration in which a two-clutch cam surface is provided on the inner surface of the second sun gear can be employed.
According to this configuration, in each of the first one-way clutch for shifting and the second one-way clutch for shifting, it is easy to secure the number of engaging grooves on the clutch cam surface, so the free angle of the clutch (time lag until engaging) Can be reduced. That is, it is more advantageous to provide the clutch cam surface on the sun gear side having a larger diameter than to provide the clutch cam surface on the axle side.
また、前記変速用第一クラッチ爪及び前記変速用第二クラッチ爪は、それぞれ弾性部材によってその一端が前記変速用第一クラッチカム面又は前記変速用第二クラッチカム面側に起き上がる方向に付勢され、その他端が前記車軸の外周に設けた変速用スリーブに接することができるようになっており、前記変速操作部の軸方向への移動操作により、前記変速用スリーブに設けられた切欠部が、前記変速用第一クラッチ爪及び前記変速用第二クラッチ爪の位置と、その変速用第一クラッチ爪及び変速用第二クラッチ爪から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより前記変速用第一ワンウェイクラッチ及び前記変速用第二ワンウェイクラッチが切り替えられる構成を採用することができる。   The first clutch pawl for shifting and the second clutch pawl for shifting are each urged by an elastic member so that one end thereof rises toward the first clutch cam surface for shifting or the second clutch cam surface for shifting. The other end can come into contact with the speed change sleeve provided on the outer periphery of the axle, and the notch portion provided in the speed change sleeve is provided by the movement operation of the speed change operation portion in the axial direction. , By moving between the position of the first clutch pawl for shifting and the second clutch pawl for shifting and the position retracted from the first clutch pawl for shifting and the second clutch pawl for shifting, respectively. A configuration in which the first one-way clutch and the second one-way clutch for shifting can be switched can be adopted.
前記変速用スリーブは、前記車軸の軸方向に移動することにより、前記切欠部の移動が行われ、前記切欠部の軸方向端部に、軸方向外側に向かうにつれて外径側に近づくテーパ面を設けた構成を採用することができる。
この構成によれば、クラッチカム面に噛み込んだクラッチ爪と切欠部が接触した際に、そのテーパ面の傾斜面によって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、変速用スリーブが、前記車軸の軸周り方向に移動することにより、前記切欠部の移動が行われる場合は、変速用スリーブの切欠部の周方向端縁にテーパ面を設けることもできる。
The shift sleeve moves in the axial direction of the axle so that the notch is moved, and a tapered surface that approaches the outer diameter side toward the outer side in the axial direction is formed at the axial end of the notch. The provided configuration can be employed.
According to this configuration, when the clutch pawl bitten on the clutch cam surface comes into contact with the cutout portion, the force for removing the clutch pawl from the cam surface can be increased by the inclined surface of the tapered surface.
In addition, when the shift sleeve moves in the direction around the axle, the notch is moved, and a tapered surface can be provided at the circumferential edge of the notch of the shift sleeve.
また、これらの構成において、前記変速用第一クラッチカム面と前記逆入力用第一クラッチカム面の両方の機能を有する両方向第一クラッチカム部を前記第一太陽歯車の内面に設け、前記変速用第二クラッチカム面と前記逆入力用第二クラッチカム面の両方の機能を有する両方向第二クラッチカム部を前記第二太陽歯車の内面に設けた構成を採用することができる。   In these configurations, a bidirectional first clutch cam portion having functions of both the first clutch cam surface for shifting and the first clutch cam surface for reverse input is provided on the inner surface of the first sun gear, The structure which provided the bi-directional 2nd clutch cam part which has a function of both the 2nd clutch cam surface for said and the 2nd clutch cam surface for said reverse inputs on the inner surface of said 2nd sun gear can be employ | adopted.
すなわち、第一太陽歯車の内面に、変速用第一クラッチカム面と逆入力用第一クラッチカム面の両方の機能を有する両方向第一クラッチカム部を設け、第二太陽歯車の内面に、変速用第二クラッチカム面と逆入力用第二クラッチカム面の両方の機能を有する両方向第二クラッチカム部を設けることにより、軸方向に重複した位置に、変速用第一ワンウェイクラッチと逆入力用第一ワンウェイクラッチ、及び、変速用第二ワンウェイクラッチと逆入力用第二ワンウェイクラッチを配置することができる。このため、さらにコンパクトな装置の構成が可能となる。   That is, a bidirectional first clutch cam portion having both functions of a first clutch cam surface for shifting and a first clutch cam surface for reverse input is provided on the inner surface of the first sun gear, and the shifting is performed on the inner surface of the second sun gear. By providing a bi-directional second clutch cam part that functions as both a second clutch cam surface for use and a second clutch cam surface for reverse input, the first one-way clutch for shifting and the reverse input use are provided at positions overlapping in the axial direction. A first one-way clutch, a second one-way clutch for shifting, and a second one-way clutch for reverse input can be arranged. For this reason, the structure of a more compact apparatus is attained.
また、軸方向同一の位置に、変速用第一ワンウェイクラッチと逆入力用第一ワンウェイクラッチ、及び、変速用第二ワンウェイクラッチと逆入力用第二ワンウェイクラッチを配置することもできる。このとき、前記変速用第一クラッチ爪と前記逆入力用第一クラッチ爪、及び、前記変速用第二クラッチ爪と前記逆入力用第二クラッチ爪を、それぞれ車軸の軸方向に対して同一位置に配置する。   In addition, a first one-way clutch for shifting and a first one-way clutch for reverse input, and a second one-way clutch for shifting and a second one-way clutch for reverse input can be arranged at the same position in the axial direction. At this time, the first clutch pawl for shifting and the first clutch pawl for reverse input, and the second clutch pawl for shifting and the second clutch pawl for reverse input are in the same position with respect to the axial direction of the axle, respectively. To place.
この発明は、回生機構を備えたセンターモータ方式の電動補助自転車において、駆動輪のハブ内の装置の外径を大きくすることなく、大きい変速比を得ることが可能となる。
また、逆入力用ワンウェイクラッチとして、ラチェットクラッチを用いることによって、後退時において、逆入力用クラッチの係合を解除する(係合させない)状態に容易に切り替えできる。
The present invention makes it possible to obtain a large gear ratio without increasing the outer diameter of the device in the hub of the drive wheel in the center motor type battery-assisted bicycle equipped with a regeneration mechanism.
Further, by using a ratchet clutch as the one-way clutch for reverse input, it is possible to easily switch to a state in which the reverse input clutch is disengaged (not engaged) during reverse.
この発明の実施形態の変速1段目(直結状態)を示すハブの断面図Sectional drawing of the hub which shows the 1st speed change stage (direct connection state) of embodiment of this invention (a)は図1のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図、(d)は同D−D断面図1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line CC, and FIG. この発明の実施形態の変速2段目(増速1段目)を示すハブの断面図Sectional drawing of the hub which shows the 2nd speed change (1st speed increase) of embodiment of this invention (a)は図3のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図、(d)は同D−D断面図3A is a sectional view taken along the line AA in FIG. 3, FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB, FIG. 3C is a sectional view taken along the line CC, and FIG. この発明の実施形態の変速3段目(増速2段目)を示すハブの断面図Sectional drawing of the hub which shows the 3rd speed change (2nd speed increase) of embodiment of this invention (a)は図5のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図、(d)は同D−D断面図5A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB, FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line CC, and FIG. この発明の実施形態の前進非駆動時(回生状態)を示すハブの断面図Sectional drawing of the hub which shows the time of forward non-drive (regenerative state) of embodiment of this invention (a)は図7のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図、(d)は同D−D断面図7A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 7, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB, FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line CC, and FIG. 電動補助自転車の全体図Overall view of a battery-assisted bicycle
この発明の実施形態を、図1〜図9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22と後輪25間の中央部付近において、その前輪22と後輪25とを結ぶフレームFに二次電池及び補助駆動用のモータを内蔵したセンタモータユニットCが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 is a center motor unit in which a secondary battery and an auxiliary drive motor are built in a frame F connecting the front wheel 22 and the rear wheel 25 in the vicinity of the center between the front wheel 22 and the rear wheel 25. C is a center motor system attached.
駆動時、例えば、図9に示すペダル20を通じてクランク軸21から伝達された踏力が入力された場合は、フロントスプロケット24と後輪25のスプロケット4(以下、「リアスプロケット4」と称する。)とを結ぶチェーン23等の動力伝達要素を介して、後輪25に駆動力が伝達可能となっている。   At the time of driving, for example, when the pedaling force transmitted from the crankshaft 21 is input through the pedal 20 shown in FIG. 9, the front sprocket 24 and the rear wheel 25 sprocket 4 (hereinafter referred to as “rear sprocket 4”). The driving force can be transmitted to the rear wheel 25 via a power transmission element such as a chain 23 that connects the two wheels.
また、前進非駆動時には、後輪25のハブ1(以下、「リアハブ1」と称する)から前記モータの出力軸へ逆入力が伝達され、そ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Cの二次電池に還元する回生機構を備えている。その回生機構は、センタモータユニットCやバッテリ26の周辺において、前記フレームFに取り付けられる。   When the forward drive is not driven, a reverse input is transmitted from the hub 1 of the rear wheel 25 (hereinafter referred to as “rear hub 1”) to the output shaft of the motor, and the regenerative electric power generated by the reverse input is used as the center motor unit. A regenerative mechanism is provided that returns to the C secondary battery. The regeneration mechanism is attached to the frame F around the center motor unit C and the battery 26.
リアハブ1は、図1に示すように、後輪25の車軸5と同軸に設けたハブケース7内に、遊星歯車機構で構成された変速機構3と逆入力用ワンウェイクラッチ2、及び、その逆入力用ワンウェイクラッチ2を制御するクラッチ切替装置9等を備えている。車軸5はフレームFに対して回転不能に固定されている。   As shown in FIG. 1, the rear hub 1 includes a transmission mechanism 3 constituted by a planetary gear mechanism, a reverse input one-way clutch 2, and a reverse input thereof in a hub case 7 provided coaxially with the axle 5 of the rear wheel 25. A clutch switching device 9 for controlling the one-way clutch 2 is provided. The axle 5 is fixed to the frame F so as not to rotate.
変速機構3の構成は、第一遊星歯車機構3p−1と第二遊星歯車機構3p−2が、車軸5の軸方向に沿って並列して配置されている。この実施形態では、この変速機構3によって、直結と2段増速の合計3段変速が可能なっている   The structure of the transmission mechanism 3 is such that a first planetary gear mechanism 3p-1 and a second planetary gear mechanism 3p-2 are arranged in parallel along the axial direction of the axle 5. In this embodiment, the speed change mechanism 3 enables a total of three speeds including direct connection and two speeds.
第一遊星歯車機構は3p−1は、車軸5周りに設けられた第一太陽歯車3a−1と、その第一太陽歯車3a−1に噛み合う第一遊星歯車3b−1、及びその第一遊星歯車3b−1を保持する第一遊星キャリア3c−1を有している。   The first planetary gear mechanism 3p-1 is a first sun gear 3a-1 provided around the axle 5, a first planetary gear 3b-1 meshing with the first sun gear 3a-1, and the first planetary gear. The first planet carrier 3c-1 holding the gear 3b-1 is provided.
また、第二遊星歯車機構3p−2は、車軸5周りに設けられた第二太陽歯車3a−2と、その第二太陽歯車3a−2に噛み合う第二遊星歯車3b−2、及びその第二遊星歯車3b−2を保持する第二遊星キャリア3c−2を有している。   The second planetary gear mechanism 3p-2 includes a second sun gear 3a-2 provided around the axle 5, a second planetary gear 3b-2 that meshes with the second sun gear 3a-2, and the second planetary gear 3b-2. It has the 2nd planet carrier 3c-2 holding planetary gear 3b-2.
第一遊星キャリア3c−1と車軸5との間、第一遊星キャリア3c−1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13,14,13が設けられている。この軸受部13,14,13によって、第一遊星キャリア3c−1と車軸5、第一遊星キャリア3c−1とハブケース7、及び、ハブケース7と車軸5とは、それぞれ相対回転可能に支持されている。   Between the first planet carrier 3c-1 and the axle 5, between the first planet carrier 3c-1 and the hub case 7, and between the hub case 7 and the axle 5, there are bearing portions 13, 14, 13 respectively. Is provided. The first planet carrier 3c-1 and the axle 5, the first planet carrier 3c-1 and the hub case 7, and the hub case 7 and the axle 5 are supported by the bearing portions 13, 14, and 13 so as to be relatively rotatable. Yes.
さらに、変速機構3は、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を、それぞれ車軸5周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能な変速用ワンウェイクラッチ3eと、その変速用ワンウェイクラッチ3eの切り替えを行う変速制御機構10とを備えている。   Furthermore, the speed change mechanism 3 can change the first sun gear 3 a-1 and the second sun gear 3 a-2 with respect to the driving force so that each of the first sun gear 3 a-1 and the second sun gear 3 a-2 can be rotated relative to the axle 5. A clutch 3e and a shift control mechanism 10 for switching the shift one-way clutch 3e are provided.
その変速用ワンウェイクラッチ3eは、第一太陽歯車3a−1と車軸5との間に設けられる変速用第一ワンウェイクラッチ3e−1と、第二太陽歯車3a−2と車軸5との間に設けられる変速用第二ワンウェイクラッチ3e−2とからなる。
この実施形態では、変速用第一ワンウェイクラッチ3e−1及び変速用第二ワンウェイクラッチ3e−2は、ラチェットクラッチ機構によって構成されている。
The one-way clutch for shifting 3e is provided between the first one-way clutch for shifting 3e-1 provided between the first sun gear 3a-1 and the axle 5, and between the second sun gear 3a-2 and the axle 5. And a second one-way clutch for shifting 3e-2.
In this embodiment, the first shift one-way clutch 3e-1 and the second shift one-way clutch 3e-2 are constituted by a ratchet clutch mechanism.
変速用第一ワンウェイクラッチ3e−1は、車軸5に固定した揺動軸(クラッチ爪軸)3iの軸周りに揺動自在の変速用第一クラッチ爪3f−1が車軸5の外面に、その変速用第一クラッチ爪3f−1が噛み合う変速用第一クラッチカム面3g−1が第一太陽歯車3a−1の内面に設けられている(図2(a)参照)。   The first shifting one-way clutch 3e-1 has a first shifting clutch claw 3f-1 that is swingable about an axis of a swinging shaft (clutch pawl shaft) 3i fixed to the axle 5 on the outer surface of the axle 5. A first clutch cam surface 3g-1 for shifting with which the first clutch pawl 3f-1 for shifting is engaged is provided on the inner surface of the first sun gear 3a-1 (see FIG. 2A).
変速用第二ワンウェイクラッチ3e−2は、車軸5に固定した揺動軸3iの軸周りに揺動自在の変速用第二クラッチ爪3f−2が車軸5の外面に、その変速用第二クラッチ爪3f−2が噛み合う変速用第二クラッチカム面3g−2が第二太陽歯車3a−2の内面に設けられている(図2(b)参照)。   The second shift one-way clutch 3e-2 has a second shift clutch claw 3f-2 that can swing around the swing shaft 3i fixed to the axle 5 on the outer surface of the axle 5, and the second clutch for shifting. A second clutch cam surface 3g-2 for shifting with which the claw 3f-2 meshes is provided on the inner surface of the second sun gear 3a-2 (see FIG. 2B).
変速制御機構10は、車軸5内を通して外部に引き出された変速操作部10aと、その変速操作部10aに接続された変速用スリーブ10bを有している。
その変速操作部10aを軸方向に移動操作することにより、変速用スリーブ10bを通じて、変速用第一ワンウェイクラッチ3e−1及び変速用第二ワンウェイクラッチ3e−2が、係合状態又は係合不能状態とに切り替えられる。すなわち、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を、それぞれ車軸5周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができる。
The speed change control mechanism 10 has a speed change operation part 10a drawn out through the axle 5 and a speed change sleeve 10b connected to the speed change operation part 10a.
By operating the shift operation portion 10a to move in the axial direction, the first shift one-way clutch 3e-1 and the second shift one-way clutch 3e-2 are engaged or disengaged through the shift sleeve 10b. And can be switched. In other words, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 can be switched to be rotatable relative to the axle 5 or not rotatable relative to the driving force.
その作用について、さらに詳しく説明すると、変速用第一クラッチ爪3f−1及び変速用第二クラッチ爪3f−2は、その一端が、図示しない弾性部材によって、変速用第一クラッチカム面3g−1又は変速用第二クラッチカム面3g−2側に起き上がる方向に負荷を与えられている。一方、その他端は、変速制御機構10における変速用スリーブ10bに接しており、その弾性部材の弾性力に抗して、変速用第一クラッチカム面3g−1又は変速用第二クラッチカム面3g−2側に起き上がるのが抑制されている(例えば、図2(a)(b)参照)。   The operation will be described in more detail. The first clutch pawl 3f-1 for shifting and the second clutch pawl 3f-2 for shifting are shifted at their first clutch cam surface 3g-1 by an elastic member (not shown). Alternatively, a load is applied in the direction of rising toward the second clutch cam surface 3g-2 for shifting. On the other hand, the other end is in contact with the speed change sleeve 10b in the speed change control mechanism 10, and against the elastic force of the elastic member, the speed change first clutch cam surface 3g-1 or the speed change second clutch cam surface 3g. -2 side is suppressed from rising (for example, refer to FIGS. 2A and 2B).
ここで、変速用スリーブ10bには、車軸5の軸方向に沿って2箇所の切欠部10dが設けられている。車軸5内を通って外部に引き出された変速操作部10aを、車軸5外からの外部操作により軸方向へ移動させると、変速用スリーブ10bも軸方向に移動し、切欠部10dが、変速用第一クラッチ爪3f−1又は変速用第二クラッチ爪3f−2の位置、あるいは、その両方の位置に移動する。   Here, the shift sleeve 10 b is provided with two notches 10 d along the axial direction of the axle 5. When the speed change operation portion 10a drawn out through the axle 5 is moved in the axial direction by an external operation from outside the axle 5, the speed change sleeve 10b is also moved in the axial direction, and the notch 10d is used for speed change. It moves to the position of the first clutch pawl 3f-1, the second clutch pawl 3f-2 for shifting, or both positions.
そうすると、切欠部10dに対面した変速用第一クラッチ爪3f−1や変速用第二クラッチ爪3f−2は、その変速用スリーブ10bによる拘束が解除され、その一端が、変速用第一クラッチカム面3g−1や変速用第二クラッチカム面3g−2側に起き上がり、駆動力に対して係合することが可能な状態となる。例えば、図4(a)(b)は、変速用第一クラッチ爪3f−1と変速用第二クラッチ爪3f−2のうち、変速用第二クラッチ爪3f−2のみが起き上がって係合状態となっているのを示しており、図6(a)(b)は、変速用第一クラッチ爪3f−1と変速用第二クラッチ爪3f−2の両方が起き上がって、それぞれ係合状態となっているのを示している。   Then, the shifting first clutch pawl 3f-1 and the shifting second clutch pawl 3f-2 facing the notch 10d are released from the restraint by the shifting sleeve 10b, and one end of the shifting first clutch pawl 3f-1 is shifted to the first clutch cam for shifting. It rises to the side of the surface 3g-1 and the second clutch cam surface 3g-2 for shifting, and can be engaged with the driving force. For example, FIGS. 4A and 4B show that only the second clutch claw 3f-2 for shifting out of the first clutch claw 3f-1 for shifting and the second clutch claw 3f-2 for shifting rises and is engaged. FIGS. 6 (a) and 6 (b) show that both the first clutch pawl 3f-1 for shifting and the second clutch pawl 3f-2 for shifting rise, It shows that it has become.
このとき、切欠部10dの軸方向一端には、テーパ面10eが設けられている。このテーパ面10eは、変速用第一クラッチ爪3f−1や変速用第二クラッチ爪3f−2が、変速用第一クラッチカム面3g−1や変速用第二クラッチカム面3g−2と係合している状態から、その係合を解除しようとする際に、テーパ面10eが各クラッチ爪3f−1,3f−2の一端に接することで、その係合解除をスムーズにしている。すなわち、そのテーパ面10eの傾斜面によって、各クラッチ爪3f−1,3f−2をカム面3g−1,3g−2から外す力を大きくすることができる。   At this time, a tapered surface 10e is provided at one axial end of the notch 10d. The tapered surface 10e is engaged with the first clutch claw surface 3g-1 and the second clutch cam surface 3g-2 for transmission. When trying to release the engagement from the combined state, the taper surface 10e contacts one end of each of the clutch claws 3f-1 and 3f-2, thereby smoothly releasing the engagement. That is, by the inclined surface of the tapered surface 10e, it is possible to increase the force for removing the clutch pawls 3f-1, 3f-2 from the cam surfaces 3g-1, 3g-2.
なお、変速操作部10aは軸状を成し、車軸5内に設けた軸孔5b内に進退自在に挿通されており、弾性部材10gによって、軸方向外側に付勢されている。このため、変速操作部10aの軸方向への移動操作は、その変速操作部10aをハブ1内に押し込む時は、前記弾性部材10gの付勢力に抗して行われ、押し込む力を解除すると、変速操作部10aは、その付勢力によって自動的に元の状態に復帰する。   The speed change operation unit 10a has a shaft shape and is inserted into a shaft hole 5b provided in the axle 5 so as to freely advance and retract, and is urged outward in the axial direction by an elastic member 10g. Therefore, the movement operation in the axial direction of the speed change operation portion 10a is performed against the urging force of the elastic member 10g when the speed change operation portion 10a is pushed into the hub 1, and when the force to be pushed is released, The shift operation unit 10a automatically returns to the original state by the biasing force.
また、変速用スリーブ10bは、車軸5に設けられた横穴10c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。ピン10fを変速操作部10aによって横穴10c内で軸方向へ移動操作することにより、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。   The speed change sleeve 10b is fixed to the axle 5 by a pin 10f inserted into a lateral hole 10c provided in the axle 5. The shifting sleeve 10b can be moved in the axial direction by moving the pin 10f in the axial direction within the lateral hole 10c by the shifting operation portion 10a.
また、第一遊星キャリア3c−1と第二遊星キャリア3c−2との間に、第一ワンウェイクラッチ3kが備えられている。さらに、第二遊星キャリア3c−2とハブケース7との間に、第二ワンウェイクラッチ3mが備えられている。   A first one-way clutch 3k is provided between the first planet carrier 3c-1 and the second planet carrier 3c-2. Further, a second one-way clutch 3m is provided between the second planet carrier 3c-2 and the hub case 7.
第二遊星キャリア3c−2は、第一遊星歯車3b−1と噛み合う第一外輪歯車3d−1と一体に形成されているが、この第二遊星キャリア3c−2と第一外輪歯車3d−1とを別体に形成して、これらをスプライン等により結合することによって、一体に回転するようにしてもよい。   The second planet carrier 3c-2 is formed integrally with a first outer ring gear 3d-1 that meshes with the first planetary gear 3b-1, but the second planet carrier 3c-2 and the first outer ring gear 3d-1 are formed. May be formed as separate bodies and connected together by a spline or the like to rotate together.
また、ハブケース7は、第二遊星歯車3b−2と噛み合う第二外輪歯車3d−2と一体に形成されているが、この第二遊星歯車3b−2と第二外輪歯車3d−2とを別体に形成して、これらをスプライン等により結合することによって、一体に回転するようにしてもよい。   The hub case 7 is integrally formed with a second outer ring gear 3d-2 that meshes with the second planetary gear 3b-2. The second planetary gear 3b-2 and the second outer ring gear 3d-2 are separated from each other. You may make it rotate integrally by forming in a body and combining these with a spline etc.
第一ワンウェイクラッチ3kは、第一遊星キャリア3c−1の外面に設けた第一クラッチ爪3qと、第二遊星キャリア3c−2の内面に設けられ、その第一クラッチ爪3qが噛み合う第一クラッチカム面3nを備えている。第一クラッチ爪3qは、図示しない弾性部材によって、その一端が、第一クラッチカム面3n側に起き上がる方向に付勢されている(図2(c)参照)。   The first one-way clutch 3k is provided on the outer surface of the first planet carrier 3c-1 and on the inner surface of the second planet carrier 3c-2, and the first clutch pawl 3q meshes with the first clutch pawl 3q. A cam surface 3n is provided. One end of the first clutch pawl 3q is urged by an elastic member (not shown) in a direction to rise toward the first clutch cam surface 3n (see FIG. 2C).
第二ワンウェイクラッチ3mは、第二遊星キャリア3c−2の外面に設けた第二クラッチ爪3rと、ハブケース7の内面に設けられ、その第二クラッチ爪3rが噛み合う第二クラッチカム面3sを備えている。第二クラッチ爪3rは、図示しない弾性部材によって、その一端が、第二クラッチカム面3s側に起き上がる方向に付勢されている。(図2(d)参照)   The second one-way clutch 3m includes a second clutch pawl 3r provided on the outer surface of the second planet carrier 3c-2 and a second clutch cam surface 3s provided on the inner surface of the hub case 7 and meshed with the second clutch pawl 3r. ing. One end of the second clutch pawl 3r is biased by an elastic member (not shown) in a direction to rise toward the second clutch cam surface 3s. (See Fig. 2 (d))
逆入力用ワンウェイクラッチ2は、第一太陽歯車3a−1と車軸5との間に設けられる逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1と、第二太陽歯車3a−2と前記車軸5との間に設けられる逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2とからなる。
逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2は、ラチェットクラッチ機構によって構成されている。
The one-way clutch for reverse input 2 is provided between the first one-way clutch for reverse input 2a-1 provided between the first sun gear 3a-1 and the axle 5, and between the second sun gear 3a-2 and the axle 5. And a second input one-way clutch 2a-2 for reverse input.
The reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are configured by a ratchet clutch mechanism.
逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1は、車軸5に固定した揺動軸2dの軸周りに揺動自在の逆入力用第一クラッチ爪2c−1が車軸5の外面に、その逆入力用第一クラッチ爪2c−1が噛み合う変速用第一クラッチカム面2b−1が第一太陽歯車3a−1の内面に設けられている(図2(a)参照)。   The reverse input first one-way clutch 2 a-1 has a reverse input first clutch pawl 2 c-1, which can swing around the swing shaft 2 d fixed to the axle 5, on the outer surface of the axle 5. A first clutch cam surface 2b-1 for shifting with which the first clutch pawl 2c-1 meshes is provided on the inner surface of the first sun gear 3a-1 (see FIG. 2A).
逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2は、車軸5に固定した揺動軸2dの軸周りに揺動自在の逆入力用第二クラッチ爪2c−2が車軸5の外面に、その逆入力用第二クラッチ爪2c−2が噛み合う逆入力用第二クラッチカム面2b−2が第二太陽歯車3a−2の内面に設けられている(図2(b)参照)。   The reverse input second one-way clutch 2 a-2 has a reverse input second clutch pawl 2 c-2, which can swing around the swing shaft 2 d fixed to the axle 5, on the outer surface of the axle 5. A second clutch cam surface 2b-2 for reverse input with which the second clutch pawl 2c-2 meshes is provided on the inner surface of the second sun gear 3a-2 (see FIG. 2B).
クラッチ切替装置9は、車軸5内を通して外部に引き出された逆入力操作部9aと、その逆入力操作部9aに接続された逆入力用スリーブ9bを有している。逆入力操作部9aを軸方向に移動操作することにより、その逆入力用スリーブ9bを通じて、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2が、係合状態又は係合不能状態とに切り替えられる。すなわち、駆動輪からの逆入力に対して、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2を、それぞれ車軸5周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替えることができる。   The clutch switching device 9 has a reverse input operation unit 9a drawn out through the axle 5 and a reverse input sleeve 9b connected to the reverse input operation unit 9a. By operating the reverse input operation portion 9a to move in the axial direction, the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are engaged with each other through the reverse input sleeve 9b. The state is switched to the disengageable state. That is, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 can be switched to be rotatable relative to the axle 5 or not rotatable relative to the reverse input from the drive wheels.
その作用について、さらに詳しく説明すると、逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力第二クラッチ爪2c−2は、その一端が、図示しない弾性部材によって、逆入力用第一クラッチカム面2b−1又は逆入力用第二クラッチカム面2b−2側に起き上がる方向に負荷を与えられている。一方、その他端は、クラッチ切替装置9における逆入力用スリーブ9bに接しており、その弾性部材の弾性力に抗して、逆入力用第一クラッチカム面2b−1又は逆入力用第二クラッチカム面2b−2側に起き上がるのが抑制されている(例えば、図2(a)(b)参照)。   The operation will be described in more detail. The first clutch claw 2c-1 for reverse input and the second clutch claw 2c-2 for reverse input have their one ends made of an elastic member (not shown) and the first clutch cam surface 2b for reverse input. −1 or a reverse input second clutch cam surface 2b-2, the load is applied in the direction of rising. On the other hand, the other end is in contact with the reverse input sleeve 9b in the clutch switching device 9, and against the elastic force of the elastic member, the reverse input first clutch cam surface 2b-1 or the reverse input second clutch. It is suppressed that the cam surface 2b-2 rises (see, for example, FIGS. 2A and 2B).
ここで、逆入力用スリーブ9bには、車軸5の軸方向に沿って2箇所の切欠部9dが設けられている。車軸5内を通って外部に引き出された逆入力操作部9aを、車軸5外からの外部操作により軸方向へ移動させると、逆入力用スリーブ9bも軸方向に移動し、切欠部9dが、逆入力用第一クラッチ爪2c−1又は逆入力第二クラッチ爪2c−2の両方の位置に移動する。   Here, the reverse input sleeve 9 b is provided with two notches 9 d along the axial direction of the axle 5. When the reverse input operation portion 9a drawn out through the axle 5 is moved in the axial direction by an external operation from the outside of the axle 5, the reverse input sleeve 9b is also moved in the axial direction, and the notch portion 9d is It moves to both positions of the first clutch pawl 2c-1 for reverse input or the second clutch pawl 2c-2 for reverse input.
そうすると、切欠部9dに対面した逆入力用第一クラッチ爪2c−1や逆入力用第二クラッチ爪2c−2は、その逆入力用スリーブ9bによる拘束が解除され、その一端が、逆入力用第一クラッチカム面2b−1や逆入力用第二クラッチカム面2b−2側に起き上がり、逆入力に対して係合することが可能な状態となる。例えば、図2(a)(b)は、逆入力用第一クラッチ爪2c−1と逆入力用第二クラッチ爪2c−2の両方が拘束されて係合不能な状態となっているのを示しており、図8(a)(b)は、逆入力用第一クラッチ爪2c−1と逆入力用第二クラッチ爪2c−2の両方が起き上がって、それぞれ係合状態となっているのを示している。   Then, the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second clutch pawl 2c-2 facing the notch 9d are released from the restraint by the reverse input sleeve 9b, and one end thereof is for reverse input. It rises to the first clutch cam surface 2b-1 and the reverse input second clutch cam surface 2b-2 side, and is in a state where it can engage with the reverse input. For example, in FIGS. 2A and 2B, both the first clutch pawl 2c-1 for reverse input and the second clutch pawl 2c-2 for reverse input are restrained and cannot be engaged. 8 (a) and 8 (b), both the first clutch pawl 2c-1 for reverse input and the second clutch pawl 2c-2 for reverse input are both raised and engaged. Is shown.
このとき、切欠部9dの軸方向一端には、テーパ面9eが設けられている。このテーパ面9eは、逆入力用第一クラッチ爪2c−1や逆入力用第二クラッチ爪2c−2が、逆入力第一クラッチカム面2b−1や逆入力用第二クラッチカム面2b−2と係合している状態から、その係合を解除しようとする際に、テーパ面9eが各クラッチ爪2c−1,2c−2の一端に接することで、その係合解除をスムーズにしている。すなわち、そのテーパ面9eの傾斜面によって、各クラッチ爪2c−1,2c−2をクラッチカム面2b−1,2b−2から外す力を大きくすることができる。   At this time, a tapered surface 9e is provided at one axial end of the notch 9d. The taper surface 9e is formed by the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second clutch pawl 2c-2, while the reverse input first clutch cam surface 2b-1 and the reverse input second clutch cam surface 2b-. 2, when the engagement is to be released from the engaged state, the taper surface 9e is in contact with one end of each of the clutch claws 2c-1 and 2c-2, thereby smoothly releasing the engagement. Yes. That is, by the inclined surface of the tapered surface 9e, it is possible to increase the force for removing the clutch claws 2c-1 and 2c-2 from the clutch cam surfaces 2b-1 and 2b-2.
なお、逆入力操作部9aは軸状を成し、車軸5内に設けた軸孔5a内に進退自在に挿通されており、弾性部材9gによって、軸方向外側に付勢されている。このため、逆入力操作部9aの軸方向への移動操作は、その逆入力操作部9aをハブ1内に押し込む時は、前記弾性部材9gの付勢力に抗して行われ、押し込む力を解除すると、逆入力操作部9aは、その付勢力によって自動的に元の状態に復帰する。   The reverse input operation unit 9a has an axial shape, is inserted in a shaft hole 5a provided in the axle 5 so as to be able to advance and retract, and is urged outward in the axial direction by an elastic member 9g. For this reason, when the reverse input operation portion 9a is pushed into the hub 1, the reverse input operation portion 9a is moved against the biasing force of the elastic member 9g to release the pushing force. Then, the reverse input operation unit 9a automatically returns to the original state by the biasing force.
なお、逆入力用スリーブ9bは、車軸5に設けられた横穴9cに挿入されたピン9fによってその車軸5に固定されている。ピン9fを逆入力操作部9aによって横穴9c内で軸方向へ移動操作することにより、逆入力用スリーブ9bの軸方向への移動を行うことができる。   The reverse input sleeve 9b is fixed to the axle 5 by a pin 9f inserted in a lateral hole 9c provided in the axle 5. The reverse input sleeve 9b can be moved in the axial direction by moving the pin 9f in the axial direction in the horizontal hole 9c by the reverse input operating portion 9a.
このクラッチ切替装置9は、ブレーキ操作と連動して、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2を、逆入力に対して係合可能な状態に切り替えるようになっている。すなわち、ブレーキを操作すれば(ブレーキが効いている状態となれば)、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2が逆入力に対して係合可能な状態となり、ブレーキの操作を解除すれば(ブレーキが効いていない状態となれば)、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2が逆入力に対して係合不能な状態となる。   This clutch switching device 9 switches the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 to a state in which they can be engaged with the reverse input in conjunction with the brake operation. It has become. That is, if the brake is operated (when the brake is in effect), the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 can be engaged with the reverse input. When the brake operation is released (the brake is not effective), the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are engaged with the reverse input. It becomes impossible to match.
このため、前進非駆動時において、特にブレーキをかけた際には、クラッチ切替装置9の機能により、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2を逆入力に対して係合可能な状態に切り替えることによって、ハブケース7からの逆入力を、リアスプロケット4を通じて駆動力伝達要素(チェーン23)に伝達可能である。   For this reason, the reverse switching first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are reversely input by the function of the clutch switching device 9 when the brake is applied, especially when the forward drive is not driven. By switching to a state in which engagement is possible, reverse input from the hub case 7 can be transmitted to the driving force transmission element (chain 23) through the rear sprocket 4.
以上のように、この実施形態において、第一遊星歯車3b−1と噛み合う第一太陽歯車3a−1は、車軸5に対して、変速用第一ワンウェイクラッチ3e−1と逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1を介して支持されている。また、第二遊星歯車3b−2と噛み合う第二太陽歯車3a−2は、車軸5に対して、変速用第二ワンウェイクラッチ3e−2と逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2を介して支持されている。   As described above, in this embodiment, the first sun gear 3a-1 meshed with the first planetary gear 3b-1 is the first first-way clutch 3e-1 for shifting and the first one-way for reverse input with respect to the axle 5. It is supported via the clutch 2a-1. Further, the second sun gear 3a-2 meshing with the second planetary gear 3b-2 is supported with respect to the axle 5 through the second one-way clutch 3e-2 for shifting and the second one-way clutch 2a-2 for reverse input. Has been.
ここで、この実施形態では、第一遊星歯車機構3p−1と第二遊星歯車機構3p−2は、同一の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、同一の歯車諸元からなる太陽歯車3a、遊星歯車3bを用いることで、両遊星歯車機構3p−1,3p−2同士の部品を共通化することが可能となり、低コスト化を実現できる。
なお、第一外輪歯車3d−1と第二外輪歯車3d−2を、それぞれ、第二遊星キャリア3c−2、ハブケース7と別体で形成する場合は、その第一外輪歯車3d−1、第二外輪歯車3d−2も同一の歯車諸元からなるものとして、部品の共通化を図ることができる。
Here, in this embodiment, the first planetary gear mechanism 3p-1 and the second planetary gear mechanism 3p-2 are configured by the same planetary gear mechanism. That is, by using the sun gear 3a and the planetary gear 3b having the same gear specifications, it is possible to share the parts of the planetary gear mechanisms 3p-1 and 3p-2, thereby realizing cost reduction. .
When the first outer ring gear 3d-1 and the second outer ring gear 3d-2 are formed separately from the second planet carrier 3c-2 and the hub case 7, respectively, the first outer ring gear 3d-1, The two outer ring gears 3d-2 are also made of the same gear specifications, so that parts can be shared.
また、この実施形態では、変速用第一クラッチカム面3g−1と逆入力用第一クラッチカム面2b−1の両方の機能を発揮する両方向第一クラッチカム部3h−1を、第一太陽歯車3a−1の内面に形成している。また、変速用第二クラッチカム面3g−2と逆入力用第二クラッチカム面2b−2の両方の機能を発揮する両方向第二クラッチカム部3h−2を、第二太陽歯車3a−2の内面に形成している。   Further, in this embodiment, the bidirectional first clutch cam portion 3h-1 that exhibits the functions of both the first clutch cam surface 3g-1 for shifting and the first clutch cam surface 2b-1 for reverse input is used as the first sun. It is formed on the inner surface of the gear 3a-1. Further, the bidirectional second clutch cam portion 3h-2 that exhibits the functions of both the second clutch cam surface 3g-2 for shifting and the second clutch cam surface 2b-2 for reverse input is connected to the second sun gear 3a-2. It is formed on the inner surface.
これにより、両方向第一クラッチカム部3h−1の凹凸は、変速用第一クラッチカム面3g−1としても機能し、また、逆入力用第一クラッチカム面2b−1としても機能する。また、両方向第二クラッチカム部3h−2の凹凸は、変速用第二クラッチカム面3g−2としても機能し、また、逆入力用第二クラッチカム面2b−2としても機能する。   Accordingly, the unevenness of the bidirectional first clutch cam portion 3h-1 also functions as the first clutch cam surface 3g-1 for shifting, and also functions as the first clutch cam surface 2b-1 for reverse input. The unevenness of the bidirectional second clutch cam portion 3h-2 also functions as the second clutch cam surface 3g-2 for shifting, and also functions as the second clutch cam surface 2b-2 for reverse input.
このため、変速用第一ワンウェイクラッチ3e−1と逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1、及び、変速用第二ワンウェイクラッチ3e−2と逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2を、それぞれ軸方向同一位置に配置されている。
このとき、変速用第一クラッチ爪3f−1と逆入力用第一クラッチ爪2c−1、及び、変速用第二クラッチ爪3f−2と逆入力用第二クラッチ爪2c−2も、それぞれ軸方向同一位置に配置されている。
For this reason, the shift first one-way clutch 3e-1 and the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the shift second one-way clutch 3e-2 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are respectively connected to the shaft. It is arranged at the same position in the direction.
At this time, the shift first clutch pawl 3f-1 and the reverse input first clutch pawl 2c-1, and the shift second clutch pawl 3f-2 and the reverse input second clutch pawl 2c-2 are also respectively It is arranged at the same position in the direction.
変速機構3の車軸5の軸方向への長さは、リアハブ1内のスペースに制約があることから、できる限り短くしなければならないので、このように、逆入力用ワンウェイクラッチ2や変速用ワンウェイクラッチ3eをラチェットクラッチによって構成し、これらを車軸5の軸方向において同一位置に配置することで、太陽歯車3aの軸方向長さを短くすることが可能である。   The length of the transmission mechanism 3 in the axial direction of the axle 5 has to be as short as possible because there is a limitation in the space in the rear hub 1, and thus the reverse input one-way clutch 2 and the transmission one-way By configuring the clutch 3e as a ratchet clutch and disposing them at the same position in the axial direction of the axle 5, the length of the sun gear 3a in the axial direction can be shortened.
変速1段目の状態を図1及び図2に示す。この変速1段目において、変速用第一クラッチ爪3f−1及び変速用第二クラッチ爪3f−2は、図2(a)(b)に示すように、いずれも変速用スリーブ10bにより拘束されている。   The state of the first gear stage is shown in FIGS. In the first shift, the first clutch pawl 3f-1 for shifting and the second clutch pawl 3f-2 for shifting are both restrained by the shifting sleeve 10b, as shown in FIGS. ing.
このため、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2は、駆動力に対して、車軸5に相対回転可能となっている。   For this reason, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 are rotatable relative to the axle 5 with respect to the driving force.
なお、このとき、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2は、いずれも逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2が、逆入力用スリーブ9bにより拘束されているので、逆入力に対して係合不能な状態である。   At this time, the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are both the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second clutch pawl 2c-. 2 is constrained by the reverse input sleeve 9b, so that it cannot engage with the reverse input.
この場合、リアスプロケット4からの駆動力は、第一遊星キャリア3c−1、第一ワンウェイクラッチ3k、第二遊星キャリア3c−2、第二ワンウェイクラッチ3m、ハブケース7の順に直結(等速)で伝達される。   In this case, the driving force from the rear sprocket 4 is directly connected (constant speed) in the order of the first planet carrier 3c-1, the first one-way clutch 3k, the second planet carrier 3c-2, the second one-way clutch 3m, and the hub case 7. Communicated.
変速2段目の状態を図3及び図4に示す。前記変速1段目の状態から、外部操作により変速制御機構10の変速操作部10aを、図3で示す矢印の方向へ軸方向のある位置まで押し込むと、変速用第一クラッチ爪3f−1は変速用スリーブ10bにより拘束されているが、変速用第二クラッチ爪3f−2の位置に変速用スリーブ10bの切欠部10dが移動した状態となる。この状態において、図4(a)(b)に示すように、変速用第二クラッチ爪3f−2の拘束が解除され、その変速用第二クラッチ爪3f−2は、図示しない弾性部材の付勢力によって揺動し、両方向第二クラッチカム部3h−2に係合する。   The state of the second gear stage is shown in FIGS. When the shift operation unit 10a of the shift control mechanism 10 is pushed to a certain position in the axial direction in the direction of the arrow shown in FIG. 3 from the state of the first shift, the shift first clutch pawl 3f-1 is Although it is restrained by the speed change sleeve 10b, the notch 10d of the speed change sleeve 10b is moved to the position of the speed change second clutch pawl 3f-2. In this state, as shown in FIGS. 4A and 4B, the second clutch pawl 3f-2 for shifting is released, and the second clutch pawl 3f-2 for shifting is attached to an elastic member (not shown). It swings by the force and engages with the bi-directional second clutch cam portion 3h-2.
このため、駆動力に対して、第一太陽歯車3a−1は車軸5周りに相対回転可能であり、第二太陽歯車3a−2は相対回転不能となる。   For this reason, with respect to the driving force, the first sun gear 3a-1 can be relatively rotated around the axle 5, and the second sun gear 3a-2 cannot be relatively rotated.
なお、このとき、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2は、いずれも逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2が、逆入力用スリーブ9bにより拘束されているので、逆入力に対して係合不能な状態である。   At this time, the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are both the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second clutch pawl 2c-. 2 is constrained by the reverse input sleeve 9b, so that it cannot engage with the reverse input.
この場合、リアスプロケット4からの駆動力は、第一遊星キャリア3c−1、第一ワンウェイクラッチ3k、第二遊星キャリア3c−2、第二遊星歯車3b−2、第二外輪歯車3d−2、ハブケース7の順に増速されて伝達される。   In this case, the driving force from the rear sprocket 4 is the first planet carrier 3c-1, the first one-way clutch 3k, the second planet carrier 3c-2, the second planet gear 3b-2, the second outer ring gear 3d-2, The speed is increased and transmitted in the order of the hub case 7.
その増速比は、第二太陽歯車3a−2の歯数をb、第二外輪歯車3d−2の歯数をdとすると、
(b+d)/d
となる。
The speed increase ratio is as follows. The number of teeth of the second sun gear 3a-2 is b, and the number of teeth of the second outer ring gear 3d-2 is d.
(B + d) / d
It becomes.
変速3段目の状態を図5及び図6に示す。前記変速2段目の状態から、外部操作により変速制御機構10の変速操作部10aを、図5で示す矢印の方向へ軸方向のある位置までさらに押し込むと、変速用第一クラッチ爪3f−1及び変速用第二クラッチ爪3f−2の位置に変速用スリーブ10bの切欠部10dが移動する。これにより、変速用第一クラッチ爪3f−1及び変速用第二クラッチ爪3f−2の拘束が解除され、その変速用第一クラッチ爪3f−1及び変速用第二クラッチ爪3f−2は、図示しない弾性部材の付勢力によって揺動し、両方向第一クラッチカム部3h−1及び両方向第二クラッチカム部3h−2に係合する。   The state of the third speed change is shown in FIGS. When the shift operation unit 10a of the shift control mechanism 10 is further pushed to the position in the axial direction in the direction of the arrow shown in FIG. 5 from the state of the second shift, the shift first clutch pawl 3f-1 And the notch 10d of the shift sleeve 10b moves to the position of the shift second clutch pawl 3f-2. Thereby, the restraint of the first clutch pawl 3f-1 for shifting and the second clutch pawl 3f-2 for shifting is released, and the first clutch pawl 3f-1 for shifting and the second clutch pawl 3f-2 for shifting are It swings by an urging force of an elastic member (not shown) and engages with the bidirectional first clutch cam portion 3h-1 and the bidirectional second clutch cam portion 3h-2.
このとき、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は相対回転不能となる。   At this time, relative to the driving force, the first sun gear 3a-1 and the second sun gear 3a-2 are not relatively rotatable.
また、このとき、逆入力用第一ワンウェイクラッチ2a−1及び逆入力用第二ワンウェイクラッチ2a−2は、いずれも逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2が、逆入力用スリーブ9bにより拘束されているので、逆入力に対して係合不能な状態である。   At this time, the reverse input first one-way clutch 2a-1 and the reverse input second one-way clutch 2a-2 are both the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second clutch pawl 2c-. 2 is constrained by the reverse input sleeve 9b, so that it cannot engage with the reverse input.
この場合、リアスプロケット4からの駆動力は、第一遊星キャリア3c−1、第一遊星歯車3b−1、第一外輪歯車3d−1、第二遊星キャリア3c−2、第二遊星歯車3b−2、第二外輪歯車3d−2、ハブケース7の順に増速されて伝達される。   In this case, the driving force from the rear sprocket 4 is the first planetary carrier 3c-1, the first planetary gear 3b-1, the first outer ring gear 3d-1, the second planetary carrier 3c-2, and the second planetary gear 3b-. 2, the second outer ring gear 3d-2 and the hub case 7 are accelerated and transmitted in this order.
その増速比は、第一太陽歯車の歯数をa、第二太陽歯車3a−2の歯数をb、第一外輪歯車3d−1の歯数をc、第二外輪歯車3d−2の歯数をdとすると、
{(a+c)×(b+d)}/(c×d)
となる。
The speed increase ratio is such that the number of teeth of the first sun gear is a, the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is b, the number of teeth of the first outer ring gear 3d-1 is c, and the number of teeth of the second outer ring gear 3d-2 is If the number of teeth is d,
{(A + c) × (b + d)} / (c × d)
It becomes.
変速3段目から2段目に戻す場合や、変速2段目から1段目に戻す場合は、変速操作部10aを押し込む方向の力を解除すれば、弾性部材10g及び弾性部材9gの弾性力によって、変速操作部10a及び変速用スリーブ10bが押し戻されるので、その押し込む方向の力を解除あるいは緩めるだけでその変速操作が可能である。   When returning from the third speed to the second speed, or returning from the second speed to the first speed, the elastic force of the elastic member 10g and the elastic member 9g can be achieved by releasing the force in the direction of pushing in the speed change operation unit 10a. As a result, the speed change operation unit 10a and the speed change sleeve 10b are pushed back, so that the speed change operation can be performed only by releasing or loosening the force in the pressing direction.
このとき、切欠部10dの軸方向に設けられたテーパ面10eによって、両方向第一クラッチカム部3h−1及び両方向第二クラッチカム部3h−2に係合している変速用第一クラッチ爪3f−1及び変速用第二クラッチ爪3f−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。   At this time, the shift first clutch pawl 3f engaged with the bidirectional first clutch cam portion 3h-1 and the bidirectional second clutch cam portion 3h-2 by the tapered surface 10e provided in the axial direction of the notch portion 10d. -1 and the second clutch pawl 3f-2 for shifting are increased, and the shifting sleeve 10b is easily returned, so that smooth switching is possible.
前進非駆動時の状態を図7及び図8に示す。ブレーキ操作に連動してクラッチ切替装置9の逆入力操作部9aを、図7に矢印で示す方向へ軸方向にある位置まで押し込むと、逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2の位置に逆入力用スリーブ9bの切欠部9dが移動する。これにより、逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2の拘束が解除され、その逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2は、図示しない弾性部材の付勢力によって揺動し、両方向第一クラッチカム部3h−1及び両方向第二クラッチカム部3h−2に係合する。   7 and 8 show the state when the forward drive is not driven. When the reverse input operation portion 9a of the clutch switching device 9 is pushed to the position in the axial direction in the direction indicated by the arrow in FIG. 7 in conjunction with the brake operation, the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second The notch 9d of the reverse input sleeve 9b moves to the position of the two clutch pawl 2c-2. Thereby, the restraint of the first clutch pawl 2c-1 for reverse input and the second clutch pawl 2c-2 for reverse input is released, and the first clutch pawl 2c-1 for reverse input and the second clutch pawl 2c for reverse input are released. -2 is swung by an urging force of an elastic member (not shown), and engages with the bidirectional first clutch cam portion 3h-1 and the bidirectional second clutch cam portion 3h-2.
このとき、逆入力に対して、第一太陽歯車3a−1及び第二太陽歯車3a−2は、車軸5に相対回転不能となる。   At this time, the first sun gear 3 a-1 and the second sun gear 3 a-2 cannot rotate relative to the axle 5 with respect to the reverse input.
この場合、ハブケース7からの逆入力は、第二外輪歯車3d−2、第二遊星歯車3b−2、第二遊星キャリア3c−2、第一外輪歯車3d−1、第一遊星歯車3b−1、第一遊星キャリア3c−1、リアスプロケット4の順に減速されて伝達され、動力伝達要素としてのチェーン23を介してモータに伝わり回生発電可能となる。   In this case, the reverse input from the hub case 7 is the second outer ring gear 3d-2, the second planetary gear 3b-2, the second planet carrier 3c-2, the first outer ring gear 3d-1, and the first planetary gear 3b-1. The first planetary carrier 3c-1 and the rear sprocket 4 are decelerated and transmitted in this order, and are transmitted to the motor via the chain 23 as a power transmission element, thereby enabling regenerative power generation.
その減速比は、第一太陽歯車3a−1の歯数をa、第二太陽歯車3a−2の歯数をb、第一外輪歯車3d−1の歯数をc、第二外輪歯車3d−2の歯数をdとすると、
{(a+c)×(b+d)}/(c×d)
となる。
The reduction ratio is such that the number of teeth of the first sun gear 3a-1 is a, the number of teeth of the second sun gear 3a-2 is b, the number of teeth of the first outer ring gear 3d-1 is c, and the second outer ring gear 3d- If the number of teeth of 2 is d,
{(A + c) × (b + d)} / (c × d)
It becomes.
なお、自転車を手で押して後退する際(後退時)において、逆入力用第一クラッチ爪2c−1及び逆入力用第二クラッチ爪2c−2は、ブレーキを操作しない限り両方向第一クラッチカム部3h−1及び両方向第二クラッチカム部3h−2に係合可能な状態とはならない。このため、その機能が、第一ワンウェイクラッチ3k及び第二ワンウェイクラッチ3mと干渉することはなく、後進が可能である。   When the bicycle is pushed back by hand (during reverse), the reverse input first clutch pawl 2c-1 and the reverse input second clutch pawl 2c-2 are bidirectional first clutch cam portions unless the brake is operated. 3h-1 and the two-way second clutch cam portion 3h-2 are not engageable. Therefore, the function does not interfere with the first one-way clutch 3k and the second one-way clutch 3m, and the vehicle can move backward.
また、変速制御機構10、クラッチ切替装置9の変形例として、例えば、変速用スリーブ10bや逆入力スリーブ9bを、車軸5の軸周り方向に回転移動操作するものも考えられる。すなわち、変速用スリーブ10bや逆入力スリーブ9bを、車軸5の軸周り方向に回転させることにより、各切欠部10d、9dが、変速用クラッチ爪3fや逆入力用クラッチ爪2cの位置と、その変速用クラッチ爪3fや逆入力用クラッチ爪2cの位置から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより、その逆入力用ワンウェイクラッチ2や変速用ワンウェイクラッチ3eをそれぞれ切り替えるものである。
このとき、その変速用スリーブ10bや逆入力スリーブ9bの軸周り回転は、変速操作部10aや逆入力操作部9aの前記軸方向移動と連動して動作させることもできる。また、変速操作部10aや逆入力操作部9aの軸回り回転移動と連動して動作させることもできる。
Further, as a modified example of the speed change control mechanism 10 and the clutch switching device 9, for example, a speed change sleeve 10b or a reverse input sleeve 9b may be operated to rotate around the axis of the axle 5. That is, by rotating the speed change sleeve 10b and the reverse input sleeve 9b in the direction around the axle 5, the notches 10d and 9d are positioned at the positions of the speed change clutch pawl 3f and the reverse input clutch pawl 2c, The reverse input one-way clutch 2 and the shift one-way clutch 3e are respectively switched by moving between the shift clutch pawl 3f and the reverse input clutch pawl 2c.
At this time, the rotation around the shaft of the speed change sleeve 10b and the reverse input sleeve 9b can be operated in conjunction with the axial movement of the speed change operation portion 10a and the reverse input operation portion 9a. Further, the shift operation unit 10a and the reverse input operation unit 9a can be operated in conjunction with the rotational movement around the axis.
また、これらの実施形態では、ラチェットクラッチで構成された変速用ワンウェイクラッチ3e、逆入力用ワンウェイクラッチ2において、そのラチェットクラッチの各クラッチ爪3f,2cのクラッチカム面3g,2bへの噛合を、変速用スリーブ10b、逆入力用スリーブ9bによって係合できる状態と係合できない状態とに切り替える方式を採用したが、車軸5と太陽歯車3aとの間のワンウェイクラッチを相対回転可能、相対回転不能とに切り替える手段としては、変速用スリーブ10b、逆入力用スリーブ9b以外のその他の構成を採用してもよい。   In these embodiments, in the one-way clutch 3e for shifting and the one-way clutch 2 for reverse input constituted by a ratchet clutch, the clutch pawls 3f and 2c of the ratchet clutch are engaged with the clutch cam surfaces 3g and 2b. Although a method of switching between a state that can be engaged by the shift sleeve 10b and the reverse input sleeve 9b and a state that cannot be engaged is adopted, the one-way clutch between the axle 5 and the sun gear 3a can be relatively rotated and cannot be relatively rotated. As the means for switching to, other configurations other than the speed change sleeve 10b and the reverse input sleeve 9b may be employed.
また、この実施形態では、変速用ワンウェイクラッチ3e、第一ワンウェイクラッチ3k、第二ワンウェイクラッチ3mは、ラチェットクラッチ機構によって構成されているが、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もできる。   In this embodiment, the one-way clutch 3e for shifting, the first one-way clutch 3k, and the second one-way clutch 3m are constituted by a ratchet clutch mechanism. Can also be adopted.
1 リアハブ(ハブ)
2 逆入力用ワンウェイクラッチ
2a−1 逆入力用第一ワンウェイクラッチ
2a−2 逆入力用第二ワンウェイクラッチ
2b−1 逆入力用第一クラッチカム面
2b−2 逆入力用第二クラッチカム面
2c−1 逆入力用第一クラッチ爪
2c−2 逆入力用第二クラッチ爪
2d 揺動軸(クラッチ爪軸)
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
3b−1 第一遊星歯車
3b−2 第二遊星歯車
3c 遊星キャリア
3c−1 第一遊星キャリア
3c−2 第二遊星キャリア
3d 外輪歯車
3d−1 第一外輪歯車
3d−2 第二外輪歯車
3e 変速用ワンウェイクラッチ
3e−1 変速用第一ワンウェイクラッチ
3e−2 変速用第二ワンウェイクラッチ
3f 変速用クラッチカム爪
3f−1 変速用第一クラッチ爪
3f−2 変速用第二クラッチ爪
3g 変速用クラッチカム面
3g−1 変速用第一クラッチカム面
3g−2 変速用第二クラッチカム面
3h−1 両方向第一クラッチカム部
3h−2 両方向第二クラッチカム部
3i 揺動軸(クラッチ爪軸)
3k 第一ワンウェイクラッチ
3m 第二ワンウェイクラッチ
3n 第一クラッチカム面
3q 第一クラッチ爪
3r 第二クラッチ爪
3s 第二クラッチカム面
4 リアスプロケット(スプロケット)
5 車軸
5a,5b 軸孔
6 ハブフランジ
7 ハブケース
9 クラッチ切替装置
9a 逆入力操作部
9b 逆入力用スリーブ
9c 横穴
9d 切欠部
9e テーパ面
9f ピン
9g 弾性部材
10 変速制御機構
10a 変速操作部
10b 変速用スリーブ
10c 横穴
10d 切欠部
10e テーパ面
10f ピン
10g 弾性部材
13,14 軸受部
1 Rear hub (hub)
2 Reverse input one-way clutch 2a-1 Reverse input first one-way clutch 2a-2 Reverse input second one-way clutch 2b-1 Reverse input first clutch cam surface 2b-2 Reverse input second clutch cam surface 2c- 1 First clutch claw for reverse input 2c-2 Second clutch claw for reverse input 2d Oscillating shaft (clutch claw shaft)
3 Transmission mechanism 3a Sun gear 3a-1 First sun gear 3a-2 Second sun gear 3b Planetary gear 3b-1 First planetary gear 3b-2 Second planetary gear 3c Planetary carrier 3c-1 First planetary carrier 3c-2 Second planetary carrier 3d Outer ring gear 3d-1 First outer ring gear 3d-2 Second outer ring gear 3e Shifting one-way clutch 3e-1 Shifting first one-way clutch 3e-2 Shifting second one-way clutch 3f Shifting clutch cam pawl 3f-1 Shifting first clutch pawl 3f-2 Shifting second clutch pawl 3g Shifting clutch cam surface 3g-1 Shifting first clutch cam surface 3g-2 Shifting second clutch cam surface 3h-1 First in both directions Clutch cam portion 3h-2 Bidirectional second clutch cam portion 3i Oscillating shaft (clutch pawl shaft)
3k First one-way clutch 3m Second one-way clutch 3n First clutch cam surface 3q First clutch pawl 3r Second clutch pawl 3s Second clutch cam surface 4 Rear sprocket (sprocket)
5 Axle 5a, 5b Shaft hole 6 Hub flange 7 Hub case 9 Clutch switching device 9a Reverse input operation portion 9b Reverse input sleeve 9c Horizontal hole 9d Notch 9e Tapered surface 9f Pin 9g Elastic member 10 Shift control mechanism 10a Shift operation portion 10b For shift Sleeve 10c Horizontal hole 10d Notch 10e Tapered surface 10f Pin 10g Elastic member 13, 14 Bearing part

Claims (14)

  1. 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力伝達要素を介して駆動輪に伝達可能とし、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)内部に変速機構(3)と逆入力用ワンウェイクラッチ(2)とクラッチ切替装置(9)とを備え、前記変速機構(3)は、車軸(5)の軸方向に沿って並列する第一遊星歯車機構(3p−1)と第二遊星歯車機構(3p−2)を備え、前記第一遊星歯車機構は(3p−1)は、車軸(5)周りに設けられた第一太陽歯車(3a−1)と、その第一太陽歯車(3a−1)に噛み合う第一遊星歯車(3b−1)、及びその第一遊星歯車(3b−1)を保持する第一遊星キャリア(3c−1)を有し、前記第二遊星歯車機構(3p−2)は、車軸(5)周りに設けられた第二太陽歯車(3a−2)と、その第二太陽歯車(3a−2)に噛み合う第二遊星歯車(3b−2)、及びその第二遊星歯車(3b−2)を保持する第二遊星キャリア(3c−2)を有し、前記変速機構(3)は、駆動力に対し前記第一太陽歯車(3a−1)及び前記第二太陽歯車(3a−2)をそれぞれ車軸(5)周りに相対回転可能または相対回転不能とに切り替え可能な変速用ワンウェイクラッチ(3e)と、前記変速用ワンウェイクラッチ(3e)の前記切り替えを行う変速制御機構(10)とを備え、前記第一遊星キャリア(3c−1)と前記第二遊星キャリア(3c−2)との間に第一ワンウェイクラッチ(3k)を、前記第二遊星キャリア(3c−2)とハブケース(7)との間に第二ワンウェイクラッチ(3m)を備え、前記第二遊星キャリア(3c−2)は、前記第一遊星歯車(3b−1)と噛み合う第一外輪歯車(3d−1)と一体に回転し、前記ハブケース(7)は、第二遊星歯車(3b−2)と噛み合う第二外輪歯車(3d−2)と一体に回転するようになっており、
    前記変速制御機構(10)により、前記第一太陽歯車(3a−1)及び前記第二太陽歯車(3a−2)を駆動力に対して車軸(5)に相対回転可能とすることにより、駆動力が、第一遊星キャリア(3c−1)から第一ワンウェイクラッチ(3k)及び第二ワンウェイクラッチ(3m)を介してハブケース(7)に直結で伝達される低速状態と、第一太陽歯車(3a−1)及び前記第二太陽歯車(3a−2)の一方を駆動力に対して車軸(5)に相対回転不能とし他方を車軸(5)に相対回転可能とすることにより、駆動力が、前記第一遊星キャリア(3c−1)から前記第一遊星歯車機構(3p−1)又は前記第二遊星歯車機構(3p−2)のいずれかを介して増速されて前記ハブケース(7)に伝達される第一増速状態と、前記第一太陽歯車(3a−1)及び前記第二太陽歯車(3a−2)の両方を駆動力に対して車軸(5)に相対回転不能とすることにより、駆動力が、第一遊星キャリア(3c−1)から前記第一遊星歯車機構(3p−1)及び前記第二遊星歯車機構(3p−2)を介して増速されて前記ハブケース(7)に伝達される第二増速状態の3段階に変速可能であり、
    前記逆入力用ワンウェイクラッチ(2)は、前記第一太陽歯車(3a−1)と前記車軸(5)との間に設けられる逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)と、前記第二太陽歯車(3a−2)と前記車軸(5)との間に設けられる逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)とからなり、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置(9)により、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)を逆入力に対して係合可能な状態に切り替えることによって、前記ハブケース(7)からの逆入力を前記駆動力伝達要素に伝達可能であり、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)がラチェットクラッチ機構によって構成されていることを特徴とする電動補助自転車。
    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 generated by the output of the motor can be transmitted to the driving wheel via the driving force transmitting element. In a battery-assisted bicycle equipped with a regenerative mechanism that reduces regenerative power generated by reverse input from the drive wheel to the output shaft of the motor to the secondary battery when not driven.
    A hub (1) provided on the drive wheel is provided with a speed change mechanism (3), a reverse input one-way clutch (2), and a clutch switching device (9). The speed change mechanism (3) is connected to the axle (5). A first planetary gear mechanism (3p-1) and a second planetary gear mechanism (3p-2) arranged in parallel along the axial direction are provided, and the first planetary gear mechanism (3p-1) is arranged around the axle (5). The first sun gear (3a-1) provided on the first sun gear, the first planetary gear (3b-1) meshing with the first sun gear (3a-1), and the first planetary gear (3b-1) are held. The second planetary gear mechanism (3p-2) includes a second sun gear (3a-2) provided around the axle (5) and a second planetary gear mechanism (3c-1). The second planetary gear (3b-2) meshed with the sun gear (3a-2) and the second planetary gear (3b-2) are held. The transmission mechanism (3) has a second planet carrier (3c-2), and the transmission mechanism (3) rotates the first sun gear (3a-1) and the second sun gear (3a-2) with respect to driving force. 5) a shift one-way clutch (3e) that can be switched between relative rotation and non-rotation, and a shift control mechanism (10) that performs the switching of the shift one-way clutch (3e), A first one-way clutch (3k) is provided between one planet carrier (3c-1) and the second planet carrier (3c-2), and between the second planet carrier (3c-2) and the hub case (7). A second one-way clutch (3m), and the second planet carrier (3c-2) rotates integrally with a first outer ring gear (3d-1) meshing with the first planetary gear (3b-1), Hub case (7) , A second planetary gear (3b-2) and meshing the second ring gear (3d-2) is adapted to rotate together,
    The shift control mechanism (10) drives the first sun gear (3a-1) and the second sun gear (3a-2) relative to the driving force relative to the axle (5). A low speed state in which force is transmitted from the first planet carrier (3c-1) to the hub case (7) through the first one-way clutch (3k) and the second one-way clutch (3m), and the first sun gear ( 3a-1) and one of the second sun gears (3a-2) cannot be rotated relative to the axle (5) with respect to the driving force, and the other is rotatable relative to the axle (5). The hub case (7) is accelerated from the first planet carrier (3c-1) through either the first planetary gear mechanism (3p-1) or the second planetary gear mechanism (3p-2). And the first acceleration state transmitted to the first sun By making both the vehicle (3a-1) and the second sun gear (3a-2) non-rotatable relative to the driving force with respect to the axle (5), the driving force is reduced to the first planet carrier (3c-1). ) Through the first planetary gear mechanism (3p-1) and the second planetary gear mechanism (3p-2) to be transmitted to the hub case (7) in three stages of the second acceleration state. Shift is possible,
    The reverse input one-way clutch (2) includes a reverse input first one-way clutch (2a-1) provided between the first sun gear (3a-1) and the axle (5); The second one-way clutch for reverse input (2a-2) provided between the sun gear (3a-2) and the axle (5). When the forward drive is not driven, the clutch switching device (9) By switching the first one-way clutch for reverse input (2a-1) and the second one-way clutch for reverse input (2a-2) to be engageable with the reverse input, the reverse from the hub case (7) is achieved. An input can be transmitted to the driving force transmitting element, and the reverse input first one-way clutch (2a-1) and the reverse input second one-way clutch (2a-2) are provided by a ratchet clutch mechanism. Motor-assisted bicycle characterized in that it has been made.
  2. 前記第一遊星歯車機構(3p−1)と前記第二遊星歯車機構(3p−2)が、同一の遊星歯車機構によって構成され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 battery-assisted bicycle according to claim 1, wherein the first planetary gear mechanism (3p-1) and the second planetary gear mechanism (3p-2) are constituted by the same planetary gear mechanism.
  3. 前記クラッチ切替装置(9)は、ブレーキ操作と連動して、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)を逆入力に対して係合可能な状態に切り替え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 clutch switching device (9) engages the reverse input first one-way clutch (2a-1) and the reverse input second one-way clutch (2a-2) with respect to the reverse input in conjunction with the brake operation. The battery-assisted bicycle according to claim 1 or 2, wherein the state is switched to a compatible state.
  4. 前記クラッチ切替装置(9)は、前記車軸(5)内を通して外部に引き出された逆入力操作部(9a)を有しており、その逆入力操作部(9a)を軸方向に移動操作することにより、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)が切り替えられ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。   The clutch switching device (9) has a reverse input operation part (9a) drawn out through the axle (5), and moves the reverse input operation part (9a) in the axial direction. 4. The reverse input first one-way clutch (2a-1) and the reverse input second one-way clutch (2a-2) are switched by the operation. Electric assist bicycle.
  5. 前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)は、揺動自在の逆入力用第一クラッチ爪(2c−1)が前記車軸(5)の外面に、その逆入力用第一クラッチ爪(2c−1)が噛み合う逆入力用第一クラッチカム面(2b−1)が前記第一太陽歯車(3a−1)の内面に設けられており、前記逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)は、揺動自在の逆入力用第二クラッチ爪(2c−2)が前記車軸(5)の外面に、その逆入力用第二クラッチ爪(2c−2)が噛み合う逆入力用第二クラッチカム面(2b−2)が前記第二太陽歯車(3a−2)の内面に設けられている請求項1乃至4のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The reverse input first one-way clutch (2a-1) has a swingable reverse input first clutch pawl (2c-1) on the outer surface of the axle (5). 2c-1) is engaged with the first clutch cam surface (2b-1) for reverse input on the inner surface of the first sun gear (3a-1), and the second one-way clutch for reverse input (2a-2). ) Is a reverse input second clutch in which the swingable reverse input second clutch pawl (2c-2) meshes with the outer surface of the axle (5). The battery-assisted bicycle according to any one of claims 1 to 4, wherein a cam surface (2b-2) is provided on an inner surface of the second sun gear (3a-2).
  6. 前記逆入力用第一クラッチ爪(2c−1)及び前記逆入力用第二クラッチ爪(2c−2)は、それぞれ弾性部材によってその一端が前記逆入力用第一クラッチカム面(2b−1)又は前記逆入力用第二クラッチカム面(2b−2)側に起き上がる方向に付勢され、その他端が前記車軸(5)の外周に設けた逆入力用スリーブ(9b)に接することができるようになっており、前記逆入力操作部(9a)の軸方向への移動操作により、前記逆入力用スリーブ(9b)に設けられた切欠部(9d)が、前記逆入力用第一クラッチ爪(2c−1)及び前記逆入力用第二クラッチ爪(2c−2)の位置と、その逆入力用第一クラッチ爪(2c−1)及び逆入力用第二クラッチ爪(2c−2)から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより、前記逆入力用第一ワンウェイクラッチ(2a−1)及び前記逆入力用第二ワンウェイクラッチ(2a−2)が切り替えられることを特徴とする請求項5に記載の電動補助自転車。   The first clutch pawl (2c-1) for reverse input and the second clutch pawl (2c-2) for reverse input are each elastically membered at one end thereof, and the first clutch cam surface (2b-1) for reverse input. Or it is urged | biased in the direction which rises to the said 2nd clutch cam surface (2b-2) side for reverse inputs, and the other end can contact the sleeve (9b) for reverse inputs provided in the outer periphery of the said axle shaft (5). When the reverse input operation portion (9a) is moved in the axial direction, the notch portion (9d) provided in the reverse input sleeve (9b) is turned into the reverse input first clutch pawl ( 2c-1) and the position of the second clutch pawl (2c-2) for reverse input and the first clutch pawl (2c-1) for reverse input and the second clutch pawl (2c-2) for reverse input. By moving each between Motor-assisted bicycle according to claim 5, characterized in that the first one-way clutch for reverse input (2a-1) and the second one-way clutch for the reverse input (2a-2) is switched.
  7. 前記逆入力用スリーブ(9b)は、前記車軸(5)の軸方向に移動することにより、前記切欠部(9d)の移動が行われ、前記切欠部(9d)の軸方向端部に、軸方向外側に向かうにつれて外径側に近づくテーパ面(9e)を設けたことを特徴とする請求項6に記載の電動補助自転車。   The reverse input sleeve (9b) moves in the axial direction of the axle (5), whereby the notch (9d) is moved, and an axial end of the notch (9d) The battery-assisted bicycle according to claim 6, further comprising a tapered surface (9e) that approaches the outer diameter side toward the outer side in the direction.
  8. 前記変速用ワンウェイクラッチ(3e)は、前記第一太陽歯車(3a−1)と前記車軸(5)との間に設けられる変速用第一ワンウェイクラッチ(3e−1)と、前記第二太陽歯車(3a−2)と前記車軸(5)との間に設けられる前記変速用第二ワンウェイクラッチ(3e−2)とからなり、前記変速用第一ワンウェイクラッチ(3e−1)及び前記変速用第二ワンウェイクラッチ(3e−2)は、ラチェットクラッチ機構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7のいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The shift one-way clutch (3e) includes a shift first one-way clutch (3e-1) provided between the first sun gear (3a-1) and the axle (5), and the second sun gear. (3a-2) and the second shift one-way clutch (3e-2) provided between the axle (5) and the first shift one-way clutch (3e-1) and the second shift-use clutch. The battery-assisted bicycle according to any one of claims 1 to 7, wherein the two-way clutch (3e-2) includes a ratchet clutch mechanism.
  9. 前記変速制御機構(10)は、前記車軸(5)内を通して外部に引き出された変速操作部(10a)を有しており、その変速操作部(10a)を軸方向に移動操作することにより、前記変速用第一ワンウェイクラッチ(3e−1)及び前記変速用第二ワンウェイクラッチ(3e−2)が切り替えられることを特徴とする請求項8に記載の電動補助自転車。   The shift control mechanism (10) has a shift operation part (10a) drawn out through the axle (5), and by moving the shift operation part (10a) in the axial direction, The battery-assisted bicycle according to claim 8, wherein the first one-way clutch for shifting (3e-1) and the second one-way clutch for shifting (3e-2) are switched.
  10. 前記変速用第一ワンウェイクラッチ(3e−1)は、揺動自在の変速用第一クラッチ爪(3f−1)が前記車軸(5)の外面に、その変速用第一クラッチ爪(3f−1)が噛み合う変速用第一クラッチカム面(3g−1)が前記第一太陽歯車(3a−1)の内面に設けられており、前記変速用第二ワンウェイクラッチ(3e−2)は、揺動自在の変速用第二クラッチ爪(3f−2)が前記車軸(5)の外面に、その変速用第二クラッチ爪(3f−2)が噛み合う変速用第二クラッチカム面(3g−2)が前記第二太陽歯車(3a−2)の内面に設けられていることを特徴とする請求項8又は9に記載の電動補助自転車。   The shift first one-way clutch (3e-1) has a swingable first clutch pawl (3f-1) on the outer surface of the axle (5). ) Meshing with the first clutch cam surface (3g-1) for shifting is provided on the inner surface of the first sun gear (3a-1), and the second one-way clutch for shifting (3e-2) is swung. A second clutch claw surface (3g-2) for shifting, in which the second clutch pawl (3f-2) for shifting freely engages the outer surface of the axle (5) and the second clutch pawl (3f-2) for shifting. The battery-assisted bicycle according to claim 8 or 9, wherein the battery-assisted bicycle is provided on an inner surface of the second sun gear (3a-2).
  11. 前記変速用第一クラッチ爪(3f−1)及び前記変速用第二クラッチ爪(3f−2)は、それぞれ弾性部材によってその一端が前記変速用第一クラッチカム面(3g−1)又は前記変速用第二クラッチカム面(3g−2)側に起き上がる方向に付勢され、その他端が前記車軸(5)の外周に設けた変速用スリーブ(10b)に接することができるようになっており、前記変速操作部(10a)の軸方向への移動操作により、前記変速用スリーブ(10b)に設けられた切欠部(10d)が、前記変速用第一クラッチ爪(3f−1)及び前記変速用第二クラッチ爪(3f−2)の位置と、その変速用第一クラッチ爪(3f−1)及び変速用第二クラッチ爪(3f−2)から退避した位置との間でそれぞれ移動することにより前記変速用第一ワンウェイクラッチ(3e−1)及び前記変速用第二ワンウェイクラッチ(3e−2)が切り替えられることを特徴とする請求項10に記載の電動補助自転車。   The first clutch pawl (3f-1) for shifting and the second clutch pawl (3f-2) for shifting are each elastically connected to the first clutch cam surface (3g-1) for shifting or the shifting gear. The second clutch cam surface (3g-2) is urged in the direction of rising, and the other end can come into contact with the speed change sleeve (10b) provided on the outer periphery of the axle (5). The notch (10d) provided in the shifting sleeve (10b) is moved by the shifting operation portion (10a) in the axial direction so that the shifting first clutch pawl (3f-1) and the shifting gear By moving between the position of the second clutch pawl (3f-2) and the position retracted from the first clutch pawl (3f-1) for shifting and the second clutch pawl (3f-2) for shifting The first for shifting Eikuratchi (3e-1) and motor-assisted bicycle according to claim 10, wherein the second one-way clutch (3e-2) that is switched for the shift.
  12. 前記変速用スリーブ(10b)は、前記車軸(5)の軸方向に移動することにより、前記切欠部(10d)の移動が行われ、前記切欠部(10d)の軸方向端部に、軸方向外側に向かうにつれて外径側に近づくテーパ面(10e)を設けた請求項11に記載の電動補助自転車。   The shift sleeve (10b) moves in the axial direction of the axle (5), so that the notch (10d) is moved, and the axial end of the notch (10d) is axially moved. The battery-assisted bicycle according to claim 11, further comprising a tapered surface (10e) that approaches the outer diameter side toward the outside.
  13. 前記変速用第一クラッチカム面(3g−1)と前記逆入力用第一クラッチカム面(2b−1)の両方の機能を有する両方向第一クラッチカム部(3h−1)を前記第一太陽歯車(3a−1)の内面に設け、前記変速用第二クラッチカム面(3g−2)と前記逆入力用第二クラッチカム面(2b−2)の両方の機能を有する両方向第二クラッチカム部(3h−2)を前記第二太陽歯車(3a−2)の内面に設けたことを特徴とする請求項10乃至12にのいずれか一つに記載の電動補助自転車。   The bidirectional first clutch cam portion (3h-1) having the functions of both the first clutch cam surface (3g-1) for shifting and the first clutch cam surface (2b-1) for reverse input is used as the first sun. Bidirectional second clutch cam provided on the inner surface of the gear (3a-1) and having the functions of both the second clutch cam surface for shifting (3g-2) and the second clutch cam surface for reverse input (2b-2) The battery-assisted bicycle according to any one of claims 10 to 12, wherein a portion (3h-2) is provided on an inner surface of the second sun gear (3a-2).
  14. 前記変速用第一クラッチ爪(3f−1)と前記逆入力用第一クラッチ爪(2c−1)、及び、前記変速用第二クラッチ爪(3f−2)と前記逆入力用第二クラッチ爪(2c−2)を、それぞれ軸方向同一位置に配置したことを特徴とする請求項13に記載の電動補助自転車。   The first clutch pawl for shifting (3f-1) and the first clutch pawl for reverse input (2c-1), and the second clutch pawl for shifting (3f-2) and the second clutch pawl for reverse input The battery-assisted bicycle according to claim 13, wherein (2c-2) is arranged at the same position in the axial direction.
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