JP2012116215A - Power-assisted bicycle, and electric motorcycle - Google Patents

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Hirokazu Oba
浩量 大場
Kiyohiro Ito
潔洋 伊藤
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Ntn株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power-assisted bicycle in which a device is made compact in a structure including a reduction gear, an electric motor, and a transmission mechanism arranged in parallel along an axle.SOLUTION: In a rear hub, a transmission mechanism 11, a deceleration mechanism 10 and a driving motor 8 are arranged in parallel in the shaft direction of the axle 14. The transmission mechanism 11 includes a sun gear 11a for transmission, a planetary gear 11b for transmission and a planetary carrier 11c for transmission, and transmits pedalling force to driving wheels. The deceleration mechanism 10 includes a sun gear 10a for deceleration and a planetary gear 10b for deceleration, and transmits driving force from the motor output shaft 8a of the driving motor 8 to the driving wheels. The transmission control mechanism 15 performs gear shift by switching the sun gear 11a for transmission so as to be rotatable or non-rotatable around an axle 14 via a clutch member 16a disposed between the transmission sun gear 11a for transmission and the axle 14. The planetary carrier 11c for transmission and the motor output shaft 8a are rotatably supported by a bearing 25.

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及び電動二輪車に関するものである。   The present invention relates to a battery-assisted bicycle and an electric motorcycle in which an auxiliary force is applied to a human-powered drive system by an electric motor.

自転車の変速機には、様々な種類のものが存在する。このような中で、一般的には、クランク軸又は駆動輪の車軸の何れか一方、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、駆動輪の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。   There are various types of bicycle transmissions. Under such circumstances, generally, a multi-stage sprocket is provided on the same axis of either the crankshaft or the drive wheel axle, or both, and the speed is changed by moving the chain between the sprockets by a derailleur ( There is a system (internal transmission) that shifts gears by changing gears provided inside the hub of the drive wheel.

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、防水性に優れており、メンテナンスフリーといった利点があるため、シティサイクルに使われることが多い。   The exterior transmission has a simple structure and is lightweight, but it causes wear of the sprocket and the chain, and also causes the chain to come off. On the other hand, internal transmissions are often used in city cycles because they have excellent dust and water resistance and are maintenance-free.

ところで、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や電動二輪車において、その自転車の駆動輪である後輪のリアハブ内に、モータ、減速機、変速機構が備えられたものがある。
なお、電動補助自転車と電動二輪車とは、アシスト比率等の要件によって法令上その呼び名が区別されるが、ここでは、以下、電動補助自転車と総称して説明する。
By the way, in an electrically assisted bicycle or an electric two-wheeled vehicle in which an auxiliary force is added to a human-powered drive system by an electric motor, a motor, a speed reducer, and a speed change mechanism are provided in a rear hub of a rear wheel that is a driving wheel of the bicycle. .
In addition, although the name of a motor-assisted bicycle and a motor-driven motorcycle is distinguished by law according to requirements such as an assist ratio, the following will be collectively referred to as a motor-assisted bicycle.

このように、ハブに駆動用のモータを設けた、所謂ハブモータ方式の電動補助自転車は、これを、変速機と組み合わせる場合、前記外装変速機、又は内装変速機のいずれかを用いることができる。   Thus, the so-called hub motor type battery-assisted bicycle provided with a driving motor in the hub can use either the exterior transmission or the internal transmission when this is combined with the transmission.

ただし、外装変速機を用いる場合、ハブの構造は、主としてモータと減速機とから構成されるので簡素となるが、前述のような外装変速機ゆえのメンテナンス上の問題がある。一方、内装変速機を用いる場合、ハブの構造は、モータ、減速機及び変速機構とから構成されるので、ハブ自体の構造は複雑となるが、前述のような内装変速機ゆえの利点があるので有利である。   However, when an exterior transmission is used, the structure of the hub is mainly composed of a motor and a speed reducer, so that the structure is simple. However, there is a problem in maintenance due to the exterior transmission as described above. On the other hand, in the case of using an internal transmission, the structure of the hub is composed of a motor, a speed reducer, and a transmission mechanism, so the structure of the hub itself is complicated, but there are advantages due to the internal transmission as described above. This is advantageous.

現在のところ、電動補助自転車はシティサイクル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。従って、ハブモータ方式の電動補助自転車においても、内装変速機構とすることが望ましいと考えられている。   At present, battery-assisted bicycles are developed mainly in the city cycle, and most of them adopt an internal transmission. Therefore, it is considered that it is desirable to use an internal transmission mechanism even in a hub motor type battery-assisted bicycle.

この種の内装変速機構を備えた電動補助自転車の構造として、例えば、特許文献1,2に記載のものがある。   As a structure of a battery-assisted bicycle provided with this type of internal transmission mechanism, for example, there are those described in Patent Documents 1 and 2.

これらの構造では、ハブ内において、電動機(駆動用モータ)、減速機構、変速機構が配置されている。電動機による駆動機構としては、駆動用の電動機と、その電動機の回転数を減速する動力系の減速機構を内蔵している。また、人力の入力機構としては、駆動輪の車軸に入力用のスプロケットが設けられ、その車軸より外周に向かって変速機構、減速機構を順に配置している。   In these structures, an electric motor (drive motor), a speed reduction mechanism, and a speed change mechanism are arranged in the hub. As a drive mechanism using an electric motor, a driving electric motor and a power system speed reducing mechanism for reducing the rotational speed of the electric motor are incorporated. As a human power input mechanism, an input sprocket is provided on the axle of the drive wheel, and a speed change mechanism and a speed reduction mechanism are arranged in this order from the axle toward the outer periphery.

ハブは、回転ケーシングと固定ケーシングとを備え、前記人力系の入力機構は回転ケーシング側に、前記電動機による駆動機構は、主として固定ケーシング側に配置されている。   The hub includes a rotating casing and a fixed casing. The human-powered input mechanism is disposed on the rotating casing side, and the driving mechanism using the electric motor is mainly disposed on the fixed casing side.

ペダルによって与えられた人力は、チェーンによって駆動輪のスプロケットに伝達され、変速機構で変速された後、人力系の減速機構に伝達されて、回転ケーシングを通じて駆動輪を回転させる。また、電動機による駆動力は、前述の人力系の減速機構とは別に備えた動力系の減速機構で減速されて、その後、回転ケーシングにおいて人力駆動力と電動駆動力とが合力されて、駆動輪に伝達される。   The human power given by the pedal is transmitted to the sprocket of the driving wheel by the chain, and after being shifted by the speed change mechanism, is transmitted to the speed reducing mechanism of the human power system to rotate the driving wheel through the rotating casing. In addition, the driving force by the electric motor is decelerated by a power-system decelerating mechanism provided separately from the above-described human-powered decelerating mechanism, and then the manpower driving force and the electric driving force are combined in the rotating casing, and the driving wheel Is transmitted to.

このとき、電気信号に変換された前記人力による駆動力と、速度センサからの走行速度の電気信号とが、その電動補助自転車が備える制御部に入力され、その制御部が、所定の条件に基づいて駆動信号を出力し、電動機を制御するようになっている。   At this time, the driving force by the human power converted into the electric signal and the electric signal of the running speed from the speed sensor are input to the control unit included in the battery-assisted bicycle, and the control unit is based on a predetermined condition. The drive signal is output to control the electric motor.

しかし、これらの構造では、電動機は、車軸の軸心から偏心した位置に配置されている。このため、ハブの外径が大きくなるという問題がある。ハブの外径が大きいと、重量バランスが悪くなる傾向がある。   However, in these structures, the electric motor is arranged at a position eccentric from the axis of the axle. For this reason, there exists a problem that the outer diameter of a hub becomes large. If the outer diameter of the hub is large, the weight balance tends to deteriorate.

この点、特許文献3,4に記載の構造によれば、減速機構、電動機、変速機構を車軸上に併設した構成となっているから、上記ハブの大型化は抑制できる。   In this regard, according to the structures described in Patent Documents 3 and 4, since the speed reduction mechanism, the electric motor, and the speed change mechanism are provided on the axle, the increase in size of the hub can be suppressed.

すなわち、これらの構造では、駆動輪である後輪のハブ内に、減速機構、電動機と変速機構とが車幅方向に並設されており、ペダルによって与えられた人力は、チェーンを介して後輪のスプロケットに伝達され、一方向クラッチを経て変速機で変速された後、回転ケーシングを通じて駆動輪を回転させる。また、電動機による駆動力は、その車軸の周囲に設けた遊星歯車機構からなる減速機構で減速されて、その後、回転ケーシングにおいて人力駆動力と電動駆動力とが合力されて、駆動輪に伝達されるようになっている。   That is, in these structures, the speed reduction mechanism, the electric motor, and the speed change mechanism are arranged in parallel in the vehicle width direction in the hub of the rear wheel, which is the driving wheel, and the human power given by the pedal is transmitted through the chain. After being transmitted to the sprocket of the wheel and shifted by a transmission through a one-way clutch, the driving wheel is rotated through a rotating casing. Further, the driving force by the electric motor is decelerated by a speed reduction mechanism comprising a planetary gear mechanism provided around the axle, and then the human driving force and the electric driving force are combined in the rotating casing and transmitted to the driving wheel. It has become so.

特開平9−58568号公報JP-A-9-58568 特開2000−043780号公報JP 2000-043780 A 特開2002−293285号公報JP 2002-293285 A 特開2003−160089号公報JP 2003-160089 A

しかし、上記特許文献3,4に記載の構造によれば、電動機からの出力は減速機構を介してハブケース(回転ケーシング)に伝達され、ペダルからの駆動力は変速機構を介してハブケース(回転ケーシング)に伝達されている。   However, according to the structures described in Patent Documents 3 and 4, the output from the electric motor is transmitted to the hub case (rotary casing) via the speed reduction mechanism, and the driving force from the pedal is transmitted to the hub case (rotating casing) via the speed change mechanism. ).

このため、車軸の軸心に沿って並列する減速機、電動機、変速機構の三つの機構は、それぞれ独立した構造となっている。すなわち、人力駆動力の伝達機構と、電動駆動力の伝達機構とが、それぞれ別ルートで独立して介在している。   For this reason, the three mechanisms of the speed reducer, the electric motor, and the speed change mechanism that are arranged in parallel along the axis of the axle have independent structures. That is, the transmission mechanism of the human driving force and the transmission mechanism of the electric driving force are interposed independently by different routes.

駆動輪の車軸方向のスペースには限りがあるので、このような構造では、変速機構のスペースが小さくなり、変速段数を増やすことが困難である。   Since the space in the axle direction of the drive wheels is limited, in such a structure, the space for the speed change mechanism is reduced, and it is difficult to increase the number of shift stages.

そこで、この発明は、駆動輪のハブ内に、車軸の軸心に沿って減速機構、電動機、変速機構の三つの機構を並列に備えた構成において、装置をコンパクトにすることを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to make the device compact in a configuration in which three mechanisms of a speed reduction mechanism, an electric motor, and a speed change mechanism are provided in parallel along the axis of an axle in a hub of a drive wheel.

上記の課題を解決するために、この発明は、駆動輪のハブ内部に、変速機構、減速機構及び駆動用モータを車軸の軸方向に並列して配置し、前記変速機構は、遊星歯車機構によって構成されて少なくとも一つの変速機用太陽歯車と、その変速機用太陽歯車に噛み合う変速機用遊星歯車、及びその変速機用遊星歯車を保持する変速機用遊星キャリアとを備え、ペダルからの踏力による駆動力を駆動輪に伝達し、前記減速機構は、遊星歯車機構によって構成されて少なくとも一つの減速機用太陽歯車と、その減速機用太陽歯車に噛み合う減速機用遊星歯車とを備え、前記減速機用遊星歯車は前記変速機用遊星キャリアで保持され、前記駆動用モータのモータ出力軸からの駆動力を駆動輪に伝達し、駆動力に対して前記変速機用太陽歯車を前記車軸の軸周りの一方向若しくは両方向に回転可能又は回転不能に切り替えて変速を行う変速制御機構を備え、前記変速機用遊星キャリアとモータ出力軸とを回転自在に支持する軸受部を備えることを特徴とする電動補助自転車又は電動二輪車を採用した。   In order to solve the above-described problems, the present invention has a speed change mechanism, a speed reduction mechanism, and a drive motor arranged in parallel in the axial direction of an axle inside a drive wheel hub, and the speed change mechanism is constituted by a planetary gear mechanism. A pedaling force from a pedal comprising at least one transmission sun gear, a transmission planetary gear that meshes with the transmission sun gear, and a transmission planet carrier that holds the transmission planetary gear. And the reduction mechanism includes at least one reduction gear sun gear and a reduction gear planet gear that meshes with the reduction gear sun gear. The reduction gear planetary gear is held by the transmission planetary carrier, transmits the driving force from the motor output shaft of the driving motor to the driving wheel, and the transmission sun gear is driven by the axle against the driving force. A shift control mechanism that shifts in one direction or both directions around the shaft so as to be rotatable or non-rotatable is provided, and a bearing portion that rotatably supports the planetary carrier for transmission and the motor output shaft is provided. Electric assisted bicycles or electric motorcycles were adopted.

この構成によれば、駆動輪のハブ内部に、変速機構、減速機構及び駆動用モータが車軸方向に並列する構成において、減速機用遊星歯車が、変速機用遊星キャリア又はその変速機用遊星キャリアと一体に回転する部材で保持される。すなわち、変速機用と減速機用のキャリアを共通化することができ、車軸方向の装置のコンパクト化が実現できる。   According to this configuration, in the configuration in which the speed change mechanism, the speed reduction mechanism, and the drive motor are arranged in parallel in the axle direction inside the hub of the drive wheel, the speed reducer planetary gear is the speed change planetary carrier or the speed change planetary carrier. And is held by a member that rotates integrally. That is, the carrier for the transmission and the reducer can be made common, and the device in the axle direction can be made compact.

また、この構成によれば、駆動輪の車軸と駆動用モータのモータ出力軸とが軸方向に並列して配置されるが、仮に、その車軸とモータ出力軸とを直接支える構造とした場合、通常は、車軸に対して鉛直方向に荷重が作用すると、駆動輪のハブケースから変速機用遊星歯車を介して変速機用遊星キャリアに曲げモーメントが作用する。このとき、車軸にも曲げモーメントが作用し、モータ出力軸と車軸間の軸受等に過大な負荷が作用する懸念がある。
しかし、上記の構成のように、変速機用遊星キャリアで保持される減速機用遊星歯車と、駆動用モータのモータ出力軸とを軸受部で回転自在に支持することにより、車軸への曲げモーメントの負荷が抑制され、このような懸念を解消できる。
Also, according to this configuration, the axle of the drive wheel and the motor output shaft of the drive motor are arranged in parallel in the axial direction, but if it is configured to directly support the axle and the motor output shaft, Normally, when a load acts on the axle in the vertical direction, a bending moment acts on the planetary carrier for transmission from the hub case of the drive wheel via the planetary gear for transmission. At this time, a bending moment also acts on the axle, and there is a concern that an excessive load acts on a bearing or the like between the motor output shaft and the axle.
However, as described above, the reduction gear planetary gear held by the transmission planetary carrier and the motor output shaft of the drive motor are rotatably supported by the bearing portion, so that the bending moment to the axle is achieved. Such a concern can be solved.

さらに、変速機構として遊星歯車機構を備えたハブ内において、通常、遊星キャリアは、回転支持軸受によって車軸に対して片持ち支持される。また、その遊星キャリアに取付けられる遊星歯車は、その回転支持軸受から遠く離れた位置で、トルクの伝達が成される。このため、遊星歯車を支える遊星キャリア軸には大きな曲げの力が作用するので、その剛性が弱いと変位量が大きくなるという懸念がある。変位量が大きいと、遊星歯車と外輪歯車、若しくは、遊星歯車と太陽歯車との接触において、片当たりが生じる恐れがある。
そこで、上記のように、遊星キャリアを、車軸とモータ出力軸という2つの軸に回転支持することでその剛性を確保し、そのような片当たりの発生を抑制したものである。
Furthermore, in a hub provided with a planetary gear mechanism as a speed change mechanism, the planet carrier is normally cantilevered with respect to the axle by a rotation support bearing. The planetary gear attached to the planet carrier transmits torque at a position far away from the rotation support bearing. For this reason, since a large bending force acts on the planet carrier shaft that supports the planetary gear, there is a concern that the amount of displacement increases if the rigidity thereof is weak. When the amount of displacement is large, there is a possibility that one-side contact may occur in contact between the planetary gear and the outer ring gear or between the planetary gear and the sun gear.
Therefore, as described above, the planetary carrier is rotationally supported on the two shafts, the axle and the motor output shaft, to ensure its rigidity and to suppress such occurrence of one piece.

また、この構成において、前記ペダルからの踏力による駆動力は、前記ハブに対して前記車軸の軸方向一端側に設けたスプロケットを介して前記変速機構に入力され、前記ハブ内に、前記車軸の軸方向一端側から他端側に向かって変速機構、減速機構及び駆動用モータを並列して設けた構成を採用すれば、変速機構と減速機構とが近接するので、変速機用と減速機用のキャリアを共通化するための構造を簡素とし得る。   Further, in this configuration, a driving force generated by a pedaling force from the pedal is input to the speed change mechanism via a sprocket provided on one end side in the axial direction of the axle with respect to the hub, If a configuration in which a speed change mechanism, a speed reduction mechanism, and a drive motor are provided in parallel from one end to the other end in the axial direction is adopted, the speed change mechanism and the speed reduction mechanism are close to each other. The structure for sharing the carrier can be simplified.

また、これらの各構成において、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車とは、互いに異なる遊星キャリア軸によって前記変速機用遊星キャリアにそれぞれ保持される構成を採用することもできるが、これを、同一の遊星キャリア軸によって前記変速機用遊星キャリアに保持される構成とすることができる。変速機用遊星歯車と減速機用遊星歯車とが、同一の遊星キャリア軸によって変速機用遊星キャリアに保持されれば、変速機用と減速機用のキャリアを共通化するための構造をさらに簡素とし得る。   Further, in each of these configurations, the transmission planetary gear and the reduction planetary gear may be configured to be held on the transmission planet carrier by different planet carrier shafts, respectively. This can be configured to be held by the planetary carrier for transmission by the same planetary carrier shaft. If the planetary gear for transmission and the planetary gear for reduction gear are held on the planetary carrier for transmission by the same planet carrier shaft, the structure for sharing the carrier for transmission and reduction gear is further simplified It can be.

これらの各構成において、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車とは同数とすることが望ましく、また、その場合、前記遊星キャリア軸を、前記変速機用遊星歯車及び前記減速機用遊星歯車と同数とすることが望ましい。さらに、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車とは同数である場合において、前記遊星キャリア軸を、前記変速機用遊星歯車及び前記減速機用遊星歯車の数の二倍とすることもできる。   In each of these configurations, it is desirable that the transmission planetary gear and the reduction gear planetary gear have the same number, and in that case, the planet carrier shaft is used as the transmission planetary gear and the reduction gear. It is desirable to have the same number as the planetary gear. Further, when the number of planetary gears for transmission and the number of planetary gears for reduction gears is the same, the number of planetary carrier shafts is twice the number of planetary gears for transmission and planetary gears for reduction gear. You can also.

また、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車の数は自由に設定できるが、これらの数を同数とする場合には、例えば、その変速機用遊星歯車と減速機用遊星歯車の数をそれぞれ三個とする構成を採用することもできる。もちろん、個数にかかわらず、変速機用遊星歯車と減速機用遊星歯車は、それぞれ車軸の軸周りに等分方位に配置することが望ましい。   Further, the number of the planetary gears for transmission and the number of planetary gears for reduction gears can be freely set. When these numbers are the same, for example, the planetary gears for transmission and the planetary gears for reduction gears can be used. It is also possible to adopt a configuration in which the number is three each. Of course, regardless of the number, it is desirable that the planetary gear for transmission and the planetary gear for reduction gear are respectively arranged in an equally divided direction around the axis of the axle.

また、これらの各構成において、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車の間に間隔材を備え、その間隔材は、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車とに接することにより緩衝材として機能する構成を採用することができる。
特に、同一の遊星キャリア軸で保持された変速機用遊星歯車と減速機用遊星歯車とは異なる回転数であることから、互いの接触によって発熱、若しくは磨耗の問題が生じる恐れがあるので、その間隔材によって、発熱、摩耗、あるいは、両者が直接触れることによる損傷等を防ぐことができるからである。
In each of these configurations, a spacing member is provided between the planetary gear for transmission and the planetary gear for reduction gear, and the spacing material contacts the planetary gear for transmission and the planetary gear for reduction gear. Therefore, it is possible to employ a configuration that functions as a cushioning material.
In particular, since the planetary gear for transmission and the planetary gear for reduction gear held by the same planetary carrier shaft have different rotational speeds, there is a risk that heat generation or wear may occur due to mutual contact. This is because the spacing material can prevent heat generation, wear, or damage caused by direct contact between the two.

あるいは、これらの各構成において、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車との間に間隔材を備え、その間隔材は、全ての前記遊星キャリア軸を保持する構成を採用することができる。間隔材が遊星キャリア軸を保持することで、その遊星キャリア軸の鉛直方向荷重に対する剛性を高めることができる。   Alternatively, in each of these configurations, a spacing member may be provided between the transmission planetary gear and the reduction planetary gear, and the spacing member may employ a configuration that holds all the planet carrier shafts. it can. Since the spacing member holds the planet carrier shaft, the rigidity of the planet carrier shaft with respect to the vertical load can be increased.

なお、この間隔材は、前記変速機用遊星歯車と前記減速機用遊星歯車とに接することによる緩衝材としての機能と、全ての遊星キャリア軸を保持する機能とを併せ持つ構成を採用することもできる。   In addition, this spacing material may adopt a configuration having both a function as a buffer material by contacting the planetary gear for transmission and the planetary gear for reduction gear, and a function of holding all planet carrier shafts. it can.

これらの各構成において、前記変速制御機構は、前記変速機用太陽歯車と前記車軸との間に設けたクラッチ部材を介して前記回転可能又は回転不能の切り替えを行う構成を採用することができる。
すなわち、この構成によれば、変速制御機構は、変速機用太陽歯車と車軸との間に設けたクラッチ部材を介して、駆動力に対して、変速機用太陽歯車と前記車軸とを回転可能又は回転不能に切替えることができ、その切替えによって変速を可能とし得る。
In each of these configurations, the shift control mechanism may employ a configuration that performs the rotation or non-rotation switching via a clutch member provided between the transmission sun gear and the axle.
That is, according to this configuration, the transmission control mechanism can rotate the transmission sun gear and the axle with respect to the driving force via the clutch member provided between the transmission sun gear and the axle. Alternatively, it can be switched to be non-rotatable, and shifting can be enabled by the switching.

なお、この電動補助自転車又は電動二輪車に、回生機構を付加することもできる。すなわち、前記変速制御機構は、前記クラッチ部材を介して、前記変速機用太陽歯車と前記車軸との軸周り両方向の相対回転に対して、前記変速機用太陽歯車を前記車軸に回転可能又は回転不能に切替えることができ、前記駆動輪からの逆入力に対して、前記変速機用太陽歯車と前記車軸とを回転不能とすることにより、その逆入力により生じた回生電力を駆動用モータを通じて二次電池に還元する回生機構を備えた構成である。   A regenerative mechanism can also be added to this battery-assisted bicycle or electric motorcycle. That is, the transmission control mechanism can rotate or rotate the transmission sun gear around the axle with respect to the relative rotation in both directions around the transmission sun gear and the axle via the clutch member. By making the transmission sun gear and the axle unrotatable with respect to the reverse input from the drive wheel, the regenerative electric power generated by the reverse input is transmitted through the drive motor. It is the structure provided with the regeneration mechanism which returns to a secondary battery.

すなわち、ペダルからの踏力による駆動力に対してのみならず、駆動輪からの逆入力に対しても、変速機用太陽歯車を車軸回りに回転可能、回転不能に切替えすることができ、その切替えに応じた適宜の状態で駆動用モータに駆動輪からの逆入力が伝達されれば、回生充電が可能となる。
このとき、その駆動輪からの逆入力は、常に駆動用モータに伝達されて二次電池に回生充電が行われるが、回生充電を行うか否かは制御可能であり、例えば、ブレーキレバーの操作によって回生充電のスイッチが入るようにすることで、必要時にのみ最適条件で回生充電を行うように設定できる。
In other words, the sun gear for transmission can be switched to be rotatable or non-rotatable around the axle not only for the driving force by the pedaling force from the pedal but also for the reverse input from the driving wheel. If the reverse input from the drive wheel is transmitted to the drive motor in an appropriate state according to the above, regenerative charging is possible.
At this time, the reverse input from the drive wheel is always transmitted to the drive motor and the secondary battery is regeneratively charged. Whether or not to perform the regenerative charge can be controlled, for example, the operation of the brake lever By turning on the regenerative charging switch, it is possible to set so that regenerative charging is performed under optimum conditions only when necessary.

また、ハブ内は、スペースに制約があることから、遊星歯車機構の太陽歯車の車軸方向長さは短くしなければならないが、この構成によれば、変速及び逆入力用のクラッチとして、クラッチ部材という同一の部材を用いることで、その機構を簡素化でき、また、装置の軸方向長さを短くすることができる。このクラッチ部材として、例えば、ボールもしくはキー、又はラチェット等を用いることができる。   In addition, because the space inside the hub is limited, the length of the sun gear of the planetary gear mechanism in the axle direction must be shortened. According to this configuration, the clutch member serves as a clutch for shifting and reverse input. By using the same member, the mechanism can be simplified and the axial length of the apparatus can be shortened. As this clutch member, for example, a ball, a key, or a ratchet can be used.

また、これらの各構成において、前記クラッチ部材は、前記車軸の軸方向に沿って移動可能なボールであり、そのボールが、前記車軸の軸方向に沿って移動することによって、前記回転可能又は回転不能の切り替えを行う構成を採用することができる。   Further, in each of these configurations, the clutch member is a ball that can move along the axial direction of the axle, and the ball can move or rotate by moving along the axial direction of the axle. It is possible to adopt a configuration for performing the impossible switching.

クラッチ部材としてボールを用いた構成において、前記ボールは、前記車軸の軸方向に沿って移動することにより、前記変速機用太陽歯車の内面に設けたカム面に対面する位置と、その対面する位置から離脱した位置との間で移動し、前記ボールが前記対面する位置にあれば、駆動力に対して前記変速機用太陽歯車が前記車軸の軸周りに回転不能となり、前記ボールが前記離脱した位置にあれば、駆動力に対して前記変速機用太陽歯車が前記車軸の軸周りに回転可能となる構成を採用することができる。   In the configuration using the ball as the clutch member, the ball moves along the axial direction of the axle so that the ball faces a cam surface provided on the inner surface of the transmission sun gear, and the position facing the cam surface. If the ball moves to a position where the ball has been separated and the ball is in the facing position, the sun gear for transmission cannot be rotated around the axis of the axle with respect to the driving force, and the ball has been detached. If it exists in a position, the structure which the said sun gear for transmissions can rotate to the surroundings of the axis of the said axle with respect to a driving force is employable.

また、これらの各構成において、前記変速制御機構は、前記車軸と前記変速機用太陽歯車との間に制御部材を備え、前記制御部材に、前記車軸の軸方向に対して斜め方向に交差する長手状のポケットを設け、そのポケットに前記ボールを保持し、前記車軸の外面にボール溝を設け、前記制御部材を前記車軸の軸周りに回転させた際に、前記ボール溝によって前記ボールの軸方向への移動を案内する構成を採用することができる。
長手状のポケットが、車軸の軸方向に対して斜め方向に交差しているから、その制御部材を軸周りに回転させれば、ボール溝内のボールを車軸の軸方向へ移動させることができる。
In each of these configurations, the shift control mechanism includes a control member between the axle and the transmission sun gear, and the control member intersects with the axis direction of the axle in an oblique direction. A longitudinal pocket is provided, the ball is held in the pocket, a ball groove is provided on the outer surface of the axle, and the ball shaft is rotated by the ball groove when the control member is rotated around the axle axis. A configuration that guides movement in a direction can be employed.
Since the longitudinal pocket intersects with the axial direction of the axle in an oblique direction, if the control member is rotated around the axis, the ball in the ball groove can be moved in the axial direction of the axle. .

そのボール溝は、例えば、車軸の軸方向に並行に伸びている構成とすることができる。また、ボール溝は、前記車軸の軸方向に対して斜め方向に交差する方向へ伸びて、そのボール溝の前記車軸の軸方向に対する交差方向と、前記ポケットの前記車軸の軸方向に対する交差方向とは、その車軸の軸方向に対して反対方向である構成を採用することができる。   The ball groove can be configured to extend in parallel with the axial direction of the axle, for example. The ball groove extends in a direction obliquely intersecting the axial direction of the axle, the intersection direction of the ball groove with respect to the axial direction of the axle, and the intersecting direction of the pocket with respect to the axial direction of the axle. Can adopt a configuration opposite to the axial direction of the axle.

さらに、前記ポケットと前記ボール溝はそれぞれ直線状に伸びており、前記ポケットと前記ボール溝との交差角度が30度以上である構成とすれば、ボールの移動がスムーズである。   Further, the pocket and the ball groove extend in a straight line, and if the intersection angle between the pocket and the ball groove is 30 degrees or more, the movement of the ball is smooth.

これらの構成において、前記ボール溝は、前記カム面に対面する位置から離脱した位置に、前記ボールが前記カム面に干渉しないようにするための逃げ溝を備える構成を採用することができる。この構成によれば、ボールがカム面に誤って干渉することが防止される。特に、車軸の軸方向に複数の太陽歯車を並列する場合に、この逃げ溝を採用すれば、意に反して隣接する太陽歯車を係合させてしまうことを防止するのに有効である。   In these configurations, it is possible to adopt a configuration in which the ball groove is provided with a relief groove for preventing the ball from interfering with the cam surface at a position separated from the position facing the cam surface. According to this configuration, the ball is prevented from erroneously interfering with the cam surface. In particular, when a plurality of sun gears are juxtaposed in the axial direction of the axle, the use of this relief groove is effective in preventing the adjacent sun gears from being engaged unexpectedly.

また、クラッチ部材の他の構成として、例えば、クラッチ部材は、前記車軸の軸方向に固定されたボール又はキー部材であり、そのボール又はキー部材が、前記車軸の半径方向に移動することによって、前記回転可能又は回転不能の切り替えを行う構成を採用することができる。   Further, as another configuration of the clutch member, for example, the clutch member is a ball or key member fixed in the axial direction of the axle, and the ball or key member moves in the radial direction of the axle. It is possible to adopt a configuration for switching between rotation and non-rotation.

このボール又はキー部材は、前記車軸の半径方向に移動することにより、前記変速機用太陽歯車の内面に設けたカム面に係合可能な位置と、その係合可能な位置から離脱した位置との間で移動し、前記ボール又はキー部材が前記係合可能な位置にあれば、駆動力に対して前記変速機用太陽歯車が前記車軸の軸周りに回転不能となり、前記ボール又はキー部材が前記離脱した位置にあれば、駆動力に対して前記変速機用太陽歯車が前記車軸の軸周りに回転可能となる構成を採用することができる。   The ball or key member moves in the radial direction of the axle so that it can be engaged with a cam surface provided on the inner surface of the transmission sun gear, and a position separated from the engageable position. If the ball or key member is in the engageable position, the transmission sun gear cannot rotate around the axle shaft with respect to the driving force, and the ball or key member If it is in the disengaged position, it is possible to employ a configuration in which the transmission sun gear can rotate around the axis of the axle with respect to the driving force.

この構成において、前記変速制御機構は、前記車軸と前記変速機用太陽歯車との間に制御部材を備え、前記制御部材を前記車軸の半径方向に貫通する孔を設け、前記ボール又はキー部材は、前記孔に入り込むことで前記係合可能な位置に移動し、前記孔から出れば、前記離脱した位置に移動する構成を採用することができる。   In this configuration, the shift control mechanism includes a control member between the axle and the transmission sun gear, and a hole is provided through the control member in the radial direction of the axle. It is possible to adopt a configuration that moves to the engageable position by entering the hole and moves to the disengaged position when coming out of the hole.

前記変速制御機構は、前記制御部材を前記車軸の軸方向に移動させることにより、前記回転可能又は回転不能の切り替えを行う構成とすることができ、前記制御部材を前記車軸の軸周りに回転させることにより、前記回転可能又は回転不能の切り替えを行う構成とすることもできる。   The shift control mechanism may be configured to perform switching between the rotatable and the non-rotatable by moving the control member in the axial direction of the axle, and rotates the control member around the axle axis. Thereby, it can also be set as the structure which switches the said rotation possible or non-rotatable.

これらの各構成において、前記クラッチ部材の個数は、例えば、前記車軸周りに一つだけ配置した構成を採用してもよいが、前記車軸の軸周りに少なくとも二つ以上配置されている構成が望ましい。
また、そのとき、前記クラッチ部材が、前記車軸の軸周りに等間隔で配置されていることが望ましい。
In each of these configurations, the number of the clutch members may be, for example, a configuration in which only one clutch member is disposed around the axle, but it is desirable that at least two clutch members be disposed around the axle shaft. .
Further, at that time, it is desirable that the clutch members are arranged at equal intervals around the axle.

また、これらの各構成において、前記減速機構の遊星歯車を二段歯車とし、その一方の歯車に駆動用モータを保持するモータハウジングに設けた減速機用外輪歯車が、他方の歯車に駆動用モータのモータ出力軸に設けた減速機用太陽歯車が噛み合っている構成を採用すれば、高減速比とすることが可能となる。
もちろん、この段数は、電動補助自転車又は電動二輪車に求められる仕様に応じて任意に設定できるから、例えば、一段とすることもできるし、三段以上とすることもできる。
Further, in each of these configurations, the planetary gear of the speed reduction mechanism is a two-stage gear, and an outer ring gear for a speed reducer provided in a motor housing holding a drive motor in one of the gears, a drive motor in the other gear By adopting a configuration in which a reduction gear sun gear provided on the motor output shaft is engaged, a high reduction ratio can be achieved.
Of course, since the number of stages can be arbitrarily set according to the specifications required for the battery-assisted bicycle or the electric motorcycle, for example, it can be one stage or can be three stages or more.

この発明は、車軸の軸心に沿って減速機、電動機、変速機構の三つの機構を並列に備えた構成において、装置をコンパクトにすることができる。
また、変速機用遊星キャリアで保持される減速機用遊星歯車と、駆動用モータのモータ出力軸とを軸受部で回転自在に支持することにより、車軸への曲げモーメントの負荷が抑制され、歯車間の片当たりの発生を抑制できる。
According to the present invention, the apparatus can be made compact in a configuration in which three mechanisms of a speed reducer, an electric motor, and a speed change mechanism are provided in parallel along the axis of the axle.
In addition, by supporting the reduction gear planetary gear held by the transmission planetary carrier and the motor output shaft of the drive motor with a bearing portion, the load of the bending moment on the axle is suppressed, and the gear It is possible to suppress the occurrence of contact between the two.

この発明の一実施形態を示す縦断面図A longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention 同実施形態のクラッチの作用を示す要部拡大図The principal part enlarged view which shows the effect | action of the clutch of the embodiment (a)は図2のA−A断面における係合時、(b)は係合解除時を示す断面図2A is a cross-sectional view showing the state of engagement in the AA cross section of FIG. 2, and FIG. 変速機用遊星キャリア及び遊星キャリア軸の組み立て状態を示す断面図Sectional drawing which shows the assembly state of the planet carrier for transmissions, and a planet carrier shaft (a)は(b)の左側面図、(b)は変速機用遊星キャリア、変速機用遊星歯車、減速機用遊星歯車及び遊星キャリア軸の組み立て状態を示す断面図(A) is a left side view of (b), (b) is a cross-sectional view showing an assembled state of a planetary carrier for transmission, a planetary gear for transmission, a planetary gear for reduction gear, and a planetary carrier shaft. (a)は(b)の左側面図、(b)は図5の変形例を示し、変速機用遊星キャリア、変速機用遊星歯車、減速機用遊星歯車及び遊星キャリア軸の組み立て状態を示す断面図(A) is a left side view of (b), (b) shows a modified example of FIG. 5, and shows an assembled state of a planetary carrier for transmission, a planetary gear for transmission, a planetary gear for reduction gear, and a planetary carrier shaft. Cross section 他の実施形態のクラッチの作用を示す要部拡大図The principal part enlarged view which shows the effect | action of the clutch of other embodiment. さらに、他の実施形態のクラッチの作用を示す要部拡大図Furthermore, the principal part enlarged view which shows the effect | action of the clutch of other embodiment. (a)は、図8のA−A断面図、(b)はB−B断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 8, (b) is BB sectional drawing. さらに、他の実施形態のクラッチの作用を示す要部拡大図Furthermore, the principal part enlarged view which shows the effect | action of the clutch of other embodiment. (a)は、図10のA−A断面図、(b)はB−B断面図(A) is AA sectional drawing of FIG. 10, (b) is BB sectional drawing. 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、図面に基づいて説明する。この実施形態の電動補助自転車は、駆動輪である後輪のハブ1(以下、「リアハブ1」と称する)内部に駆動用モータ8が設けられている、リアハブモータ方式の電動補助自転車である。なお、この実施形態の構成を電動二輪車としても採用でき、両者の構成は同じであるので、以下、電動補助自転車として説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The battery-assisted bicycle of this embodiment is a battery-assisted bicycle of the rear hub motor type in which a drive motor 8 is provided inside a hub 1 (hereinafter referred to as “rear hub 1”) of a rear wheel that is a drive wheel. In addition, since the structure of this embodiment can be employ | adopted also as an electric two-wheeled vehicle and both structures are the same, it demonstrates as a battery-assisted bicycle below.

踏力による駆動力は、図1に示すように、リアハブ1に対して車軸14の軸方向一端側(図中左側)に設けた後輪2のスプロケット9(以下、「リアスプロケット9」と称する。)を介して変速機構11に入力されるようになっている。また、後輪2の車軸14と同軸に設けたハブケース12内では、車軸14の軸方向一端側から他端側(図中右側)に向かって変速機構11、減速機構10及び駆動用モータ8が並列して設けられている。   As shown in FIG. 1, the driving force by the pedal force is referred to as a rear wheel 2 sprocket 9 (hereinafter referred to as “rear sprocket 9”) provided on one axial end side (left side in the figure) of the axle 14 with respect to the rear hub 1. ) Is input to the speed change mechanism 11. Further, in the hub case 12 provided coaxially with the axle 14 of the rear wheel 2, the speed change mechanism 11, the speed reduction mechanism 10, and the driving motor 8 are arranged from one axial end side to the other end side (right side in the drawing) of the axle 14. They are provided in parallel.

駆動時、図12に示すペダル3を通じて、クランク軸から伝達された踏力による駆動力が入力された場合は、フロントスプロケットとリアスプロケット9とを結ぶチェーン等の動力伝達要素4、変速機構11を介して、後輪2に駆動力が伝達可能となっている。リアスプロケット9は、ワンウェイクラッチ27を介して、変速機構11の変速機用遊星キャリア11cに取付けされている。   During driving, when a driving force by a pedaling force transmitted from the crankshaft is input through the pedal 3 shown in FIG. 12, the power transmission element 4 such as a chain connecting the front sprocket and the rear sprocket 9 and the speed change mechanism 11 are used. Thus, the driving force can be transmitted to the rear wheel 2. The rear sprocket 9 is attached to the planetary carrier 11c for transmission of the transmission mechanism 11 via the one-way clutch 27.

変速機構11を切り替える変速制御機構15は、リアハブ1外部において、電動補助自転車のハンドル5やフレーム6等に取り付けられた変速切替スイッチ(図示せず)により、手動もしくは電動により操作されるようになっている。   The shift control mechanism 15 for switching the shift mechanism 11 is manually or electrically operated by a shift change switch (not shown) attached to the handle 5 or the frame 6 of the battery-assisted bicycle outside the rear hub 1. ing.

また、補助力としての駆動用モータ8の出力による駆動力は、リアハブ1内部の減速機構10を介して、ハブケース12に伝達され、後輪2に伝達可能となっている。   The driving force generated by the output of the driving motor 8 as an auxiliary force is transmitted to the hub case 12 via the speed reduction mechanism 10 in the rear hub 1 and can be transmitted to the rear wheel 2.

さらに、前進非駆動時には、後輪2からの逆入力が減速機構10(逆入力の場合は増速される)等を介して駆動用モータ8に伝達され、逆入力によって生じた回生電力を、リアハブ1外部においてフレーム6等に取り付けられた二次電池に還元する回生機構を備えている。   Further, during forward non-drive, the reverse input from the rear wheel 2 is transmitted to the drive motor 8 via the speed reduction mechanism 10 (in the case of reverse input, the speed is increased), and the regenerative electric power generated by the reverse input is A regenerative mechanism for returning to the secondary battery attached to the frame 6 or the like outside the rear hub 1 is provided.

変速機構11は、三段階の増速可能な遊星歯車機構で構成されている。変速機構11は、車軸14の外周に設けられた三つの変速機用太陽歯車11a(11a−1,11a−2,11a−3)と、その変速機用太陽歯車11aに噛み合う変速機用遊星歯車11b、及びその変速機用遊星歯車11bを保持する変速機用遊星キャリア11cとを備えている。   The transmission mechanism 11 is composed of a planetary gear mechanism that can increase the speed in three stages. The transmission mechanism 11 includes three transmission sun gears 11 a (11 a-1, 11 a-2, 11 a-3) provided on the outer periphery of the axle 14, and a transmission planetary gear that meshes with the transmission sun gear 11 a. 11b, and a transmission planet carrier 11c that holds the transmission planetary gear 11b.

この実施形態では、変速機用太陽歯車11aは三つの太陽歯車、すなわち、第一太陽歯車11a−1、第二太陽歯車11a−2、第三太陽歯車11a−3からなる。その第一太陽歯車11a−1、第二太陽歯車11a−2、第三太陽歯車11a−3が、それぞれクラッチ16を介して車軸14に接続されている。   In this embodiment, the transmission sun gear 11a includes three sun gears, that is, a first sun gear 11a-1, a second sun gear 11a-2, and a third sun gear 11a-3. The first sun gear 11a-1, the second sun gear 11a-2, and the third sun gear 11a-3 are connected to the axle 14 via the clutch 16, respectively.

変速機用遊星歯車11bは、第一太陽歯車11a−1、第二太陽歯車11a−2、第三太陽歯車11a−3に対して噛み合う歯数の異なる三段の歯車を有し、その変速機用遊星歯車11bは変速機用遊星キャリア11cによって保持されている。また、変速機用遊星歯車11bに噛み合う変速機用外輪歯車11dは、ハブケース12と一体である。   The transmission planetary gear 11b has three gears with different numbers of teeth meshing with the first sun gear 11a-1, the second sun gear 11a-2, and the third sun gear 11a-3. The planetary gear 11b is held by a transmission planet carrier 11c. The transmission outer ring gear 11d that meshes with the transmission planetary gear 11b is integrated with the hub case 12.

この実施形態では、変速機用外輪歯車11dはハブケース12と一体に形成されているが、変速機用外輪歯車11dとハブケース12とを別体で形成して、それらを共に回転するように噛み合わせる構成も考えられる。   In this embodiment, the outer ring gear 11d for transmission is formed integrally with the hub case 12, but the outer ring gear 11d for transmission and the hub case 12 are formed separately and meshed so as to rotate together. Configuration is also conceivable.

なお、変速機用太陽歯車11aの設置数は自由であり、必要とする変速段に応じて、例えば、1個としてもよいし、2個、3個、4個としてもよい。このとき、変速機用遊星歯車11bの歯車の数は、変速機用太陽歯車11aの数と同数段とする。   The number of transmission sun gears 11a can be set freely, and may be one, two, three, or four, for example, depending on the required gear. At this time, the number of gears of the planetary gear 11b for transmission is the same as the number of sun gears 11a for transmission.

また、この実施形態では、変速機用外輪歯車11dは、変速機用遊星歯車11bの歯数が二番目の歯車と噛み合っている。他の歯車と噛み合わせることも可能であるが、三段間の増速比幅を最も稼ぐことができるため、この実施形態が望ましい。   In this embodiment, the transmission outer ring gear 11d meshes with the gear having the second number of teeth of the transmission planetary gear 11b. Although it is possible to engage with other gears, this embodiment is desirable because the speed increasing ratio width between the three stages can be most earned.

減速機構10は、遊星歯車機構によって構成されて、一つの減速機用太陽歯車10aと、その減速機用太陽歯車10aに噛み合う減速機用遊星歯車10bとを備えている。   The speed reduction mechanism 10 includes a planetary gear mechanism, and includes one speed reducer sun gear 10a and a speed reducer planetary gear 10b that meshes with the speed reducer sun gear 10a.

この実施形態では、減速機用遊星歯車10bは歯数の異なる二段の歯車を有する二段歯車であり、その歯数の少ない側の歯車に駆動用モータ8を保持するモータハウジング8bに設けた減速機用外輪歯車10dが噛み合っている。また、歯数の多い側の歯車に、駆動用モータ8のモータ出力軸8aに設けた減速機用太陽歯車10aが噛み合っている。すなわち、減速機構10は、駆動用モータ8のモータ出力軸8aを減速機用太陽歯車10aとし、二段の減速機用遊星歯車10b、モータハウジング8bと一体に回転する減速機用外輪歯車10d(固定)、及び、変速機構11と共通である変速機用遊星キャリア11cによって構成される。   In this embodiment, the speed reducer planetary gear 10b is a two-stage gear having two-stage gears having different numbers of teeth, and is provided in a motor housing 8b that holds the drive motor 8 on the gear having the smaller number of teeth. The reduction gear outer ring gear 10d is engaged. The reduction gear sun gear 10 a provided on the motor output shaft 8 a of the drive motor 8 is meshed with the gear having the larger number of teeth. That is, the reduction mechanism 10 uses the motor output shaft 8a of the drive motor 8 as the reduction gear sun gear 10a, and the reduction gear planetary gear 10b and the reduction gear outer ring gear 10d that rotates together with the motor housing 8b ( Fixed) and a planetary carrier 11c for transmission that is common to the transmission mechanism 11.

減速機用遊星歯車10bは、変速機用遊星キャリア11c及び変速機用遊星歯車11bと遊星キャリア軸11eで接続されている。つまり、減速機用遊星歯車10bは変速機用遊星キャリア11cで保持されて、変速機用遊星キャリア11c及び変速機用遊星歯車11bと一体に車軸14の軸周りに回転可能である。
変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bとが共通の遊星キャリア軸11eで、変速機用遊星キャリア11cに支持されているから、変速機構11の遊星キャリアと減速機構10の遊星キャリアを共通化することにより、車軸方向のコンパクト化が図られている。
The reduction gear planetary gear 10b is connected to the transmission planetary carrier 11c and the transmission planetary gear 11b by a planetary carrier shaft 11e. In other words, the planetary gear 10b for reduction gear is held by the planet carrier 11c for transmission and can rotate around the axle 14 integrally with the planet carrier 11c for transmission and the planet gear 11b for transmission.
Since the planetary gear 11b for transmission and the planetary gear 10b for reduction gear are supported by the planetary carrier shaft 11e with a common planet carrier shaft 11e, the planetary carrier of the transmission mechanism 11 and the planetary carrier of the reduction mechanism 10 are used. By making it common, the axle direction is made compact.

変速機用遊星キャリア11cは、図4に示すように、第一キャリア部材11g、第二キャリア部材11hと、その第一キャリア部材11gと第二キャリア部材11hとを結ぶ前記遊星キャリア軸11eを備える。第一キャリア部材11gと第二キャリア部材11hとは、遊星キャリア軸11eによって固定される。   As shown in FIG. 4, the planetary carrier 11c for transmission includes a first carrier member 11g, a second carrier member 11h, and the planet carrier shaft 11e that connects the first carrier member 11g and the second carrier member 11h. . The first carrier member 11g and the second carrier member 11h are fixed by the planet carrier shaft 11e.

また、この変速機用遊星キャリア11cが備える遊星キャリア軸11eは、変速機用遊星歯車11bを、その遊星キャリア軸11eの軸周りに回転自由度を与えて保持している構成である。減速機用遊星歯車10bについても同様に、遊星キャリア軸11eが、減速機用遊星歯車10bを、その遊星キャリア軸11eの軸周りに回転自由度を与えて保持している。   The planetary carrier shaft 11e provided in the transmission planetary carrier 11c has a configuration in which the planetary gear 11b for transmission is held by giving a degree of freedom of rotation around the planetary carrier shaft 11e. Similarly, for the planetary gear 10b for the speed reducer, the planetary carrier shaft 11e holds the planetary gear shaft 10b for the speed reducer with a degree of freedom of rotation around the axis of the planetary carrier shaft 11e.

なお、この実施形態では、変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bとを同数(三個)としている。   In this embodiment, the number of transmission planetary gears 11b and the number of reduction gear planetary gears 10b are the same (three).

遊星キャリア軸11eの数は自由に設定でき、例えば、その変速機用遊星歯車11b及び前記減速機用遊星歯車10bと同数(三本)としてもよいが、この実施形態では、図5に示すように、遊星キャリア軸11eを、その変速機用遊星歯車11b及び前記減速機用遊星歯車10bの数の二倍(六本)としている。   The number of planet carrier shafts 11e can be freely set. For example, the same number (three) of the planetary gears 11b for transmission and the planetary gears 10b for reduction gears may be used. In this embodiment, as shown in FIG. Further, the planet carrier shaft 11e is set to be twice (six) the number of the planetary gear 11b for transmission and the planetary gear 10b for reduction gear.

遊星キャリア軸11eを、変速機用遊星歯車11b及び減速機用遊星歯車10bの数の二倍、即ち六本で構成すれば、変速機用遊星キャリア11cの剛性をさらに増加させることが可能である。   If the planetary carrier shaft 11e is composed of twice the number of planetary gears 11b for transmission and the number of planetary gears 10b for reduction gears, that is, six, it is possible to further increase the rigidity of the planetary carrier 11c for transmission. .

また、その六本の遊星キャリア軸11eを、同じPCD位置(車軸14の軸心から等距離にある位置)で構成することで、変速機用遊星歯車11b、減速機用遊星歯車10bが、どの遊星キャリア軸11eに対しても選択的に設定できるようになり、設計の自由度が高まる。   Further, by configuring the six planet carrier shafts 11e at the same PCD position (a position equidistant from the axis of the axle 14), the transmission planetary gear 11b and the reduction planetary gear 10b are It becomes possible to selectively set the planet carrier shaft 11e, and the degree of freedom in design increases.

また、この実施形態では、変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bの数をそれぞれ三個としているが、その変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bの数はそれぞれ自由に設定できる。ただし、変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bとは、荷重バランスを取るために同数であることが望ましい。   In this embodiment, the number of planetary gears 11b for transmission and the number of planetary gears 10b for reduction gears is three, respectively, but the number of planetary gears 11b for transmission and planetary gears 10b for reduction gears can be freely set. Can be set. However, it is desirable that the transmission planetary gear 11b and the reduction gear planetary gear 10b have the same number in order to balance the load.

なお、変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bの数を同数とし、さらに、遊星キャリア軸11eをそれと同数とすれば、変速機用遊星キャリア11cを簡単な構成とでき、その組み立てが容易である。   If the number of planetary gears 11b for transmissions and the number of planetary gears 10b for reduction gears are the same, and the number of planetary carrier shafts 11e is the same, the planetary carrier 11c for transmissions can be simply configured. Easy.

このとき、同一の遊星キャリア軸11eで保持された変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bとは異なる回転数であることから、互いの接触によって発熱、若しくは磨耗の問題が生じる恐れがある。このため、変速機用遊星歯車11bと減速機用遊星歯車10bとの間に間隔材11fを配置するとよい。   At this time, since the planetary gear 11b for transmission and the planetary gear 10b for reduction gear held by the same planetary carrier shaft 11e have different rotational speeds, there is a possibility that a problem of heat generation or wear may occur due to mutual contact. is there. For this reason, it is good to arrange | position the space | interval material 11f between the planetary gear 11b for transmissions, and the planetary gear 10b for reduction gears.

なお、この実施形態では、間隔材11fは、環状を成す板状部材であり、金属や樹脂等で構成される。また、間隔材11fは、遊星キャリア軸11eに相当する位置に、その遊星キャリア軸11e用の挿通孔を備える。   In this embodiment, the spacing member 11f is an annular plate member and is made of metal, resin, or the like. The spacing member 11f includes an insertion hole for the planet carrier shaft 11e at a position corresponding to the planet carrier shaft 11e.

このため、間隔材11fは、変速機用遊星歯車11bの端面と減速機用遊星歯車10bの端面とに接することにより、前述のように緩衝材として機能するとともに、前記挿通孔でもって、全ての遊星キャリア軸11eを保持する機能を発揮する。間隔材11fは、遊星キャリア軸11eを保持することによって、変速機用遊星キャリア11cの曲げ剛性を高める効果を発揮する。   For this reason, the spacing member 11f functions as a shock absorber as described above by contacting the end surface of the transmission planetary gear 11b and the end surface of the speed reducer planetary gear 10b. The function of holding the planet carrier shaft 11e is exhibited. The spacing member 11f exhibits the effect of increasing the bending rigidity of the planetary carrier 11c for transmission by holding the planet carrier shaft 11e.

さらに、遊星キャリア軸11eの数が、変速機用遊星歯車11bや減速機用遊星歯車10bの数よりも多いとき、例えば、図6に示すように、その変速機用遊星歯車11bや減速機用遊星歯車10bを、それぞれ異なる遊星キャリア軸11eで保持する構成とすることもできる。
この構成によれば、一本の遊星キャリア軸11eにかかる荷重を抑え、変速機用遊星キャリア11cの強度を高めることができる。
Furthermore, when the number of planet carrier shafts 11e is larger than the number of planetary gears 11b for transmission and the planetary gears 10b for reduction gears, for example, as shown in FIG. The planetary gear 10b may be configured to be held by different planet carrier shafts 11e.
According to this configuration, the load applied to one planet carrier shaft 11e can be suppressed, and the strength of the planetary carrier 11c for transmission can be increased.

変速機構11は、車軸14の外周に設けられた三つの変速機用太陽歯車11a(第一太陽歯車11a−1、第二太陽歯車11a−2、第三太陽歯車11a−3)が、変速制御機構15の操作によって、駆動力と逆入力のそれぞれに対していずれか一つの変速機用太陽歯車11aを選択的に車軸14の軸回りに回転可能又は回転不能に切替えて変速できるようになっている。   The transmission mechanism 11 includes three transmission sun gears 11a (a first sun gear 11a-1, a second sun gear 11a-2, and a third sun gear 11a-3) provided on the outer periphery of the axle 14 to perform shift control. By operating the mechanism 15, one of the transmission sun gears 11a can be selectively rotated around the axle 14 so as to be rotatable or non-rotatable for each of the driving force and the reverse input. Yes.

その切替えは、変速機用太陽歯車11aと車軸14との間に設けられたクラッチ16(クラッチ部材16a)を介して行われる。   The switching is performed via a clutch 16 (clutch member 16a) provided between the transmission sun gear 11a and the axle 14.

クラッチ16は、車軸14の軸方向に沿って移動可能なボールからなるクラッチ部材16aを備え、そのボールが、車軸14の軸方向に沿って移動することによって、変速機用太陽歯車11aと車軸14との軸周り両方向の相対回転に対して、いずれか一つの変速機用太陽歯車11aを選択的に車軸14の軸回りに回転不能に、他を回転可能に切替える。   The clutch 16 includes a clutch member 16a made of a ball that can move along the axial direction of the axle 14, and the ball moves along the axial direction of the axle 14 so that the transmission sun gear 11a and the axle 14 are moved. The transmission sun gear 11a is selectively switched to be non-rotatable about the axis of the axle 14 and the others are rotatable.

この実施形態では、変速制御機構15は、車軸14の軸周りに設けた制御部材15aを車軸14の軸周りに回転させることによって、クラッチ部材16aを車軸14の軸方向に沿って移動させ、その移動によって、変速機用太陽歯車11aと車軸14とを、軸周り両方向の相対回転に対して、回転可能又は回転不能に切替えることができる。   In this embodiment, the shift control mechanism 15 moves the clutch member 16a along the axial direction of the axle 14 by rotating a control member 15a provided around the axle 14 around the axle 14. By movement, the transmission sun gear 11a and the axle 14 can be switched to be rotatable or non-rotatable with respect to relative rotation in both directions around the axis.

また、変速機用遊星キャリア11cと変速制御機構15の制御部材15aとの間、変速制御機構15の制御部材15aと車軸14との間、変速機用遊星キャリア11cとハブケース12との間、及びハブケース12とモータハウジング8bとの間、モータハウジング8bとモータ出力軸8aとの間には、それぞれ軸受部21,26,22,23,24が設けられて、互いに軸周り相対回転可能となっている。   Further, between the planetary carrier for transmission 11c and the control member 15a of the transmission control mechanism 15, between the control member 15a of the transmission control mechanism 15 and the axle 14, between the planetary carrier for transmission 11c and the hub case 12, and Bearing portions 21, 26, 22, 23, and 24 are provided between the hub case 12 and the motor housing 8b and between the motor housing 8b and the motor output shaft 8a, respectively, so that they can rotate relative to each other around the shaft. Yes.

さらに、変速機用遊星キャリア11cとモータ出力軸8aとの間には、軸受部25が設けられて、互いに軸周り相対回転可能となっている。車軸14とモータ出力軸8aとは接続されておらず、両者は独立して回転する。
軸受部25は、変速機用遊星キャリア11cの第二キャリア部材11hと、駆動用モータ8のモータ出力軸8aとの間に設けられ、その第二キャリア部材11hとモータ出力軸8aとを回転自在に支持する。この実施形態では、軸受部25に玉軸受を採用しているが、他の軸受構造を採用してもよい。
Further, a bearing portion 25 is provided between the planetary carrier 11c for transmission and the motor output shaft 8a so that they can rotate relative to each other around the shaft. The axle 14 and the motor output shaft 8a are not connected, and both rotate independently.
The bearing portion 25 is provided between the second carrier member 11h of the transmission planetary carrier 11c and the motor output shaft 8a of the drive motor 8, and the second carrier member 11h and the motor output shaft 8a are freely rotatable. To support. In this embodiment, a ball bearing is employed for the bearing portion 25, but other bearing structures may be employed.

この点について説明すると、仮に、軸方向に並列して配置される駆動輪の車軸14と駆動用モータ8のモータ出力軸8aとを、直接、軸受等で支える構造とした場合、通常は、車軸に対して鉛直方向に荷重が作用すると、駆動輪のハブケース12から変速機用遊星歯車11bを介して変速機用遊星キャリア11cに曲げモーメントが作用する。このとき、車軸14にも曲げモーメントが作用し、モータ出力軸8aと車軸14間の軸受等に過大な負荷が作用する懸念がある。   This will be described. If the structure is such that the axle 14 of the drive wheels and the motor output shaft 8a of the drive motor 8 arranged in parallel in the axial direction are directly supported by bearings or the like, the axle is usually used. On the other hand, when a load acts in the vertical direction, a bending moment acts on the planetary carrier 11c for transmission from the hub case 12 of the drive wheel via the planetary gear 11b for transmission. At this time, a bending moment also acts on the axle 14, and there is a concern that an excessive load acts on a bearing or the like between the motor output shaft 8a and the axle 14.

しかし、この実施形態のように、変速機用遊星キャリア11cで保持される減速機用遊星歯車10bと、駆動用モータ8のモータ出力軸8aとを軸受部25で回転自在に支持することにより、車軸14への曲げモーメントの負荷が抑制され、このような懸念を解消できる。
すなわち、変速機用遊星キャリア11cを、その軸方向両端で、車軸14とモータ出力軸8aという2つの軸に回転支持することで、車軸14への曲げモーメントの負荷を抑制したのである。
However, as in this embodiment, the reduction gear planetary gear 10b held by the transmission planetary carrier 11c and the motor output shaft 8a of the drive motor 8 are rotatably supported by the bearing portion 25. The load of the bending moment on the axle 14 is suppressed, and such a concern can be eliminated.
That is, the transmission planetary carrier 11c is rotatably supported by two shafts, the axle 14 and the motor output shaft 8a, at both ends in the axial direction, thereby suppressing the bending moment load on the axle 14.

また、変速機用遊星キャリア11cを、その軸方向両端で、車軸14とモータ出力軸8aという2つの軸に回転支持することで、その変速機用遊星キャリア11cの剛性を高めている。
すなわち、変速機用遊星歯車11bや減速機用遊星歯車10bを支える遊星キャリア軸11eには、通常、大きな曲げの力が作用するので、その剛性が弱いと変位量が大きくなる。変位量が大きいと、遊星歯車と外輪歯車、若しくは、遊星歯車と太陽歯車との接触において、片当たりが生じる恐れがある。そこで、軸受部25による変速機用遊星キャリア11cとモータ出力軸8aとの支持によって、変速機用遊星キャリア11cの剛性を高め、そのような片当たりの発生を抑制したものである。
Further, the planetary carrier 11c for transmission is rotationally supported by two shafts of the axle 14 and the motor output shaft 8a at both ends in the axial direction, thereby increasing the rigidity of the planetary carrier 11c for transmission.
That is, since a large bending force usually acts on the planet carrier shaft 11e that supports the transmission planetary gear 11b and the reduction planetary gear 10b, the amount of displacement increases when the rigidity is weak. When the amount of displacement is large, there is a possibility that one-side contact may occur in contact between the planetary gear and the outer ring gear or between the planetary gear and the sun gear. Therefore, by supporting the transmission planet carrier 11c and the motor output shaft 8a by the bearing portion 25, the rigidity of the transmission planet carrier 11c is increased and the occurrence of such contact is suppressed.

つぎに、変速機構11の作用について説明すると、例えば、第一太陽歯車11a−1を車軸14に対して回転不能とした場合、リアスプロケット9からの回転速度は、変速機用遊星キャリア11cから増速されてハブケース12(変速機用外輪歯車11d)に伝達される。   Next, the operation of the speed change mechanism 11 will be described. For example, when the first sun gear 11a-1 is not rotatable with respect to the axle 14, the rotational speed from the rear sprocket 9 increases from the planetary carrier 11c for transmission. The speed is transmitted to the hub case 12 (transmission outer ring gear 11d).

このとき、第一太陽歯車11a−1の歯数をa1、その第一太陽歯車11a−1と噛み合う変速機用遊星歯車11bの歯数をb1、変速機用外輪歯車11dと噛み合う変速機用遊星歯車11bの歯数をb2、変速機用外輪歯車11dの歯数をd1とすると、変速機用遊星キャリア11cから変速機用外輪歯車11dへの増速比は
[(a1×b2)/(b1×d1)]+1
となる。このとき、第二太陽歯車11a−2、第三太陽歯車11a−3は空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
At this time, the number of teeth of the first sun gear 11a-1 is a1, the number of teeth of the transmission planetary gear 11b meshed with the first sun gear 11a-1 is b1, and the transmission planetary gear meshed with the outer ring gear 11d for transmission. When the number of teeth of the gear 11b is b2 and the number of teeth of the outer ring gear 11d for transmission is d1, the speed increasing ratio from the planetary carrier 11c for transmission to the outer ring gear 11d for transmission is [(a1 × b2) / (b1 × d1)] + 1
It becomes. At this time, the second sun gear 11a-2 and the third sun gear 11a-3 are in an idle state and do not participate in torque transmission.

また、第二太陽歯車11a−2を車軸14に回転不能とした場合、第二太陽歯車11a−2の歯数をa2、変速機用外輪歯車11dの歯数を、前述の例と同様にd1とすると、変速機用遊星キャリア11cから変速機用外輪歯車11dへの増速比は、
[a2/d1]+1
となる。
Further, when the second sun gear 11a-2 cannot be rotated about the axle 14, the number of teeth of the second sun gear 11a-2 is a2, and the number of teeth of the outer ring gear 11d for transmission is d1 as in the above example. Then, the speed increasing ratio from the planetary carrier 11c for transmission to the outer ring gear 11d for transmission is
[A2 / d1] +1
It becomes.

さらに、第三太陽歯車11a−3を車軸14に回転不能とした場合、第三太陽歯車11a−3の歯数をa3、その第三太陽歯車11a−3と噛み合う変速機用遊星歯車11bの歯数をb3、前述の例と同様に、変速機用外輪歯車11dと噛み合う変速機用遊星歯車11bの歯数をb2、変速機用外輪歯車11dの歯数をd1とすると、変速機用遊星キャリア11cから変速機用外輪歯車11dへの増速比は、
[(a3×b2)/(b3×d1)]+1
となる。
Further, when the third sun gear 11a-3 cannot be rotated on the axle 14, the number of teeth of the third sun gear 11a-3 is a3, and the teeth of the planetary gear 11b for transmission that meshes with the third sun gear 11a-3. If the number is b3, and the number of teeth of the transmission planetary gear 11b meshing with the transmission outer ring gear 11d is b2, and the number of teeth of the transmission outer ring gear 11d is d1 as in the above example, the planetary carrier for transmission is The speed increasing ratio from 11c to the outer ring gear 11d for transmission is
[(A3 × b2) / (b3 × d1)] + 1
It becomes.

また、駆動用モータ8は、変速機構11と車軸14の軸方向に並設されており、その駆動用モータ8の出力は、遊星歯車機構を用いた減速機構10を介して変速機用遊星キャリア11cに減速されて伝達される。
さらに、変速機用遊星キャリア11cからは、変速機構11によって増速されてハブケース12に伝達される。このときの増速比は、変速制御機構15により、いずれの変速機用太陽歯車11aが車軸14に対して回転不能となるかによって異なる。
The drive motor 8 is arranged in parallel in the axial direction of the speed change mechanism 11 and the axle 14, and the output of the drive motor 8 is transmitted to the planetary carrier for transmission via the speed reduction mechanism 10 using the planetary gear mechanism. 11c is decelerated and transmitted.
Further, the transmission planetary carrier 11 c is accelerated by the transmission mechanism 11 and transmitted to the hub case 12. The speed increase ratio at this time varies depending on which transmission sun gear 11 a cannot rotate with respect to the axle 14 by the shift control mechanism 15.

駆動用モータ8からの出力は、減速機用太陽歯車10aと噛み合う減速機用遊星歯車10bの歯数をb4、減速機用外輪歯車10dの歯数をd2、減速機用太陽歯車10aの歯数をa4、減速機用外輪歯車10dと噛み合う減速機用遊星歯車10bの歯数をb5とすると、減速機用太陽歯車10aから変速機用遊星キャリア11cへの減速比は
[(d2×b4)/(a4×b5)]+1
となる。
The output from the driving motor 8 is b4 for the number of teeth of the planetary gear 10b for the reduction gear meshing with the sun gear 10a for the reduction gear, d2 for the number of teeth of the outer ring gear 10d for the reduction gear, and the number of teeth for the sun gear 10a for the reduction gear. Is a4, and the number of teeth of the reduction gear planetary gear 10b meshing with the reduction gear outer ring gear 10d is b5, the reduction ratio from the reduction gear sun gear 10a to the transmission planet carrier 11c is [(d2 × b4) / (A4 × b5)] + 1
It becomes.

また、前進非駆動時は、後輪2からの逆入力が、ハブケース12から変速機用遊星歯車11bに伝達される。このとき、各変速機用太陽歯車11aと車軸14との間に設けられたクラッチ16によって、いずれか一つの変速機用太陽歯車11aは、その逆入力に対して車軸14に対し回転不能とされ、他は回転可能とされる。
その結果、後輪2からの逆入力は、変速機構11を介して減速されて変速機用遊星キャリア11cに伝達され、さらに、減速機構10を介して駆動用モータ8に増速されて伝達され、回生充電が可能となる。
When the forward drive is not driven, the reverse input from the rear wheel 2 is transmitted from the hub case 12 to the planetary gear 11b for transmission. At this time, the clutch 16 provided between each transmission sun gear 11a and the axle 14 makes any one of the transmission sun gears 11a non-rotatable with respect to the axle 14 with respect to the reverse input. The others are rotatable.
As a result, the reverse input from the rear wheel 2 is decelerated via the speed change mechanism 11 and transmitted to the planetary carrier 11c for transmission, and further accelerated and transmitted to the drive motor 8 via the speed reduction mechanism 10. Regenerative charging is possible.

これらの構成により、リアスプロケット9からの駆動力(踏力)は増速されて後輪2に伝達される。また、駆動用モータ8からの駆動力は、減速機構10を介して減速されて変速機用遊星キャリア11cに伝達され、その後、変速機構11を介して増速されて後輪2に伝達される。
一方、後輪2からの逆入力トルクは変速機構11により減速され、減速機構10により増速されて駆動用モータ8に伝わり、回生充電が可能な状態となる。
With these configurations, the driving force (stepping force) from the rear sprocket 9 is increased and transmitted to the rear wheel 2. The driving force from the drive motor 8 is decelerated via the speed reduction mechanism 10 and transmitted to the planetary carrier 11c for transmission, and then accelerated through the speed change mechanism 11 and transmitted to the rear wheel 2. .
On the other hand, the reverse input torque from the rear wheel 2 is decelerated by the speed change mechanism 11, accelerated by the speed reduction mechanism 10, and transmitted to the drive motor 8, so that regenerative charging is possible.

つぎに、変速制御機構15の詳細について説明する。変速制御機構15は、図1及び図2に示すように、車軸14の軸周りに設けられた三つの主要な部材、すなわち、制御部材15a、連結部材15d、操作部材15eで構成される。   Next, details of the shift control mechanism 15 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the speed change control mechanism 15 includes three main members provided around the axle 14, that is, a control member 15a, a connecting member 15d, and an operation member 15e.

制御部材15a、連結部材15d、操作部材15eは、一体として回転運動可能なようにセレーション結合によって、車軸14の軸方向に沿って連結されている。また、制御部材15aは、その一部が、車軸14と変速機用太陽歯車11aとの間に入り込むように配置されている。   The control member 15a, the connecting member 15d, and the operating member 15e are connected along the axial direction of the axle 14 by serration coupling so that they can rotate together as a unit. Further, the control member 15a is disposed so that a part thereof enters between the axle 14 and the transmission sun gear 11a.

制御部材15aには、少なくとも二個以上のボールを保持するためのポケット15bが軸周り等分方位に(等配に)形成されている。
ポケット15bは長手状を成し、その全長に亘って軸方向に捩れながら、すなわち、車軸14の軸方向に対して斜め方向に交差する方向に伸びている。
In the control member 15a, pockets 15b for holding at least two or more balls are formed in an equally divided direction (equally spaced) around the axis.
The pocket 15b has a longitudinal shape and extends in a direction intersecting in an oblique direction with respect to the axial direction of the axle 14 while being twisted in the axial direction over the entire length thereof.

この実施形態では、クラッチ部材16aは車軸14の軸周りに四つ配置しているが、その数は自由である。ただし、係合安定性のためには、これを二つ以上とすることが望ましい。
また、そのクラッチ部材16aを軸周りに複数設ける場合は、これを車軸14の軸周りに等分方位で配置することが望ましい。
In this embodiment, four clutch members 16a are arranged around the axis of the axle 14, but the number thereof is arbitrary. However, for engagement stability, it is desirable to use two or more.
Further, when a plurality of the clutch members 16a are provided around the axis, it is desirable to arrange them in an equally divided direction around the axis of the axle 14.

また、車軸14の外面には、ポケット15bと同数のボール溝14aが形成されている。この実施形態では、ボール溝14aは、車軸14の軸方向に並行に直線状に形成されている。   Further, the same number of ball grooves 14 a as pockets 15 b are formed on the outer surface of the axle 14. In this embodiment, the ball groove 14 a is formed linearly in parallel with the axial direction of the axle 14.

各ポケット15b内にボールが保持され、また、そのボールは、ボール溝14a内に収容されている。   A ball is held in each pocket 15b, and the ball is accommodated in the ball groove 14a.

変速制御機構15の操作部材15eにはワイヤー等(図示せず)が繋がれ、前述の変速切替スイッチからの信号によってそのワイヤーが引かれ、操作部材15eが車軸14の軸周りに回転操作される。
操作部材15eが車軸14の軸周りに回転することにより、連結部材15dを介して制御部材15aも車軸14の軸周りに回転する。
A wire or the like (not shown) is connected to the operation member 15 e of the speed change control mechanism 15, and the wire is pulled by a signal from the above-described speed change switch, and the operation member 15 e is rotated around the axle 14. .
When the operation member 15e rotates around the axis of the axle 14, the control member 15a also rotates around the axis of the axle 14 via the connecting member 15d.

この制御部材15aの回転により、ボールは、長手状のポケット15bの内壁に押し出されるように、車軸14の軸方向に沿って一方向へ移動する。このとき、ボールはボール溝14a内に収容されているので、そのボールの移動は、ボール溝14aの伸びる方向へ案内される。また、制御部材15aが逆方向へ回転すれば、ボールは、車軸14の軸方向に沿って他方向へ移動する。この制御部材15aの逆方向への回転は、ワイヤーの動作によらず、バネ等の弾性部材の付勢力を活用し、ワイヤーの引張力が解除された際、あるいは緩められた際に自動的に行われるようにしてもよい。   By the rotation of the control member 15a, the ball moves in one direction along the axial direction of the axle 14 so as to be pushed out to the inner wall of the long pocket 15b. At this time, since the ball is accommodated in the ball groove 14a, the movement of the ball is guided in the direction in which the ball groove 14a extends. If the control member 15a rotates in the reverse direction, the ball moves in the other direction along the axial direction of the axle 14. The rotation of the control member 15a in the reverse direction automatically utilizes the urging force of an elastic member such as a spring, regardless of the operation of the wire, and when the pulling force of the wire is released or loosened. It may be performed.

各変速機用太陽歯車11aは、それぞれその内面に、周方向に沿って凹凸が連続する花びら状のカム面11kが設けられている。前述のボールの軸方向への移動により、そのボールは、変速機用太陽歯車11aのカム面11kに対面する位置と、その対面する位置から軸方向へ離脱した位置との間で移動することができる。   Each transmission sun gear 11a is provided with a petal-like cam surface 11k having concavities and convexities along the circumferential direction on the inner surface thereof. By the movement of the ball in the axial direction, the ball can move between a position facing the cam surface 11k of the transmission sun gear 11a and a position separated from the facing position in the axial direction. it can.

その移動によって、ボールが、ある一つの変速機用太陽歯車11aのカム面11kに対面する位置にあれば、このカム面11kと車軸14のボール溝14aとがボールを介して噛み合い(図3(a)参照)、車軸14とその変速機用太陽歯車11aとが回転不能となる。このとき、クラッチ16は、車軸14と変速機用太陽歯車11aとの軸周り両方向の相対回転に対してそれぞれ係合可能であるので、その変速機用太陽歯車11aは、駆動力に対しても逆入力に対しても回転不能とされる。   If the ball is positioned so as to face the cam surface 11k of a certain transmission sun gear 11a by the movement, the cam surface 11k and the ball groove 14a of the axle 14 mesh with each other via the ball (FIG. 3 ( a)), the axle 14 and the transmission sun gear 11a become non-rotatable. At this time, the clutch 16 can be engaged with the relative rotation in both directions around the axis of the axle 14 and the transmission sun gear 11a, so that the transmission sun gear 11a is also capable of driving force. It is impossible to rotate against reverse input.

また、ボールがカム面11kに対面する位置から離脱した位置にあれば、変速機用太陽歯車11aが車軸14の軸周りに回転可能となる。このため、ボールがカム面11kに対面していない他の二つの変速機用太陽歯車11aは、駆動力に対しても逆入力に対しても車軸14の軸周りに回転可能である。   Further, if the ball is at a position away from the position facing the cam surface 11k, the transmission sun gear 11a can rotate around the axis of the axle 14. Therefore, the other two transmission sun gears 11a whose balls do not face the cam surface 11k can rotate around the axis of the axle 14 with respect to the driving force and the reverse input.

また、ボール溝14aには、ボールがある一つの変速機用太陽歯車11aのカム面11kに噛み合っている際に、隣り合う変速機用太陽歯車11aに同時に干渉しないようにするための逃げ溝14bが設けられている。逃げ溝14bは、図2に示すように、カム面11kに対面する位置から軸方向へ離脱した位置に、ボール溝14aの他の部分よりもやや深く形成されている。   The ball groove 14a has a relief groove 14b for preventing the ball from interfering with the adjacent transmission sun gear 11a when the ball is engaged with the cam surface 11k of one transmission sun gear 11a. Is provided. As shown in FIG. 2, the escape groove 14b is formed slightly deeper than the other part of the ball groove 14a at a position separated from the position facing the cam surface 11k in the axial direction.

この逃げ溝14b内にボールが入り込めば、ボールがやや内径側へ移動するので(図3(b)参照)、変速機用太陽歯車11aのカム面11kに干渉しない。このため、ボールによる係合を、一つの変速機用太陽歯車11aから他の変速機用太陽歯車11aへと切替える際に、いずれの変速機用太陽歯車11aにも係合しない中立状態が介在することとなり、スムーズな切り替えが可能となる。   If the ball enters the escape groove 14b, the ball moves slightly toward the inner diameter side (see FIG. 3B), so that it does not interfere with the cam surface 11k of the transmission sun gear 11a. For this reason, when the engagement by the ball is switched from one transmission sun gear 11a to another transmission sun gear 11a, there is a neutral state that does not engage any of the transmission sun gears 11a. Therefore, smooth switching is possible.

変速制御機構15の他の実施形態を、図7に示す。この実施形態は、車軸14のボール溝14aを、その全長に亘って、車軸14の軸方向に捩り状に形成したものである。すなわち、ボール溝14aは、車軸14の軸方向に対して斜め方向に交差する方向へ伸びている。   Another embodiment of the speed change control mechanism 15 is shown in FIG. In this embodiment, the ball groove 14a of the axle 14 is formed in a twisted shape in the axial direction of the axle 14 over the entire length thereof. That is, the ball groove 14 a extends in a direction that intersects with the axial direction of the axle 14 in an oblique direction.

また、そのボール溝14aの車軸14の軸方向に対する交差方向と、ポケット15bの車軸14の軸方向に対する交差方向とは、その車軸14の軸方向に対して反対方向である。すなわち、車軸14の軸方向へ向かうにつれて、ボール溝14aが車軸14の軸周り一方向へ捩れるのに対し、ポケット15bは軸周り他方向へ捩れている。   Further, the intersecting direction of the ball groove 14 a with respect to the axial direction of the axle 14 and the intersecting direction of the pocket 15 b with respect to the axial direction of the axle 14 are opposite to the axial direction of the axle 14. That is, as it goes in the axial direction of the axle 14, the ball groove 14a is twisted in one direction around the axis of the axle 14, whereas the pocket 15b is twisted in the other direction around the axis.

また、ポケット15bとボール溝14aはそれぞれ直線状に伸びており、そのポケット15bとボール溝14aとの交差角度は30度以上となっている。この交差角度(捩れ角度)が30度以上であれば、制御部材15aを回転させた際に、スムーズなボールの軸方向移動が可能である。
なお、このポケット15bとボール溝14aの車軸14の軸方向に対する捩れ角は、その車軸14の軸方向を挟んで、互いに逆方向に同角であることが望ましい。
Further, the pocket 15b and the ball groove 14a extend linearly, and the intersection angle between the pocket 15b and the ball groove 14a is 30 degrees or more. If this crossing angle (twisting angle) is 30 degrees or more, smooth axial movement of the ball is possible when the control member 15a is rotated.
It is desirable that the twist angle of the pocket 15b and the ball groove 14a with respect to the axial direction of the axle 14 is the same angle in the opposite direction with respect to the axial direction of the axle 14.

変速制御機構15のさらに他の実施形態を図8及び図9に示す。この実施形態は、クラッチ部材16aをボールとし、そのボールを、各変速機用太陽歯車11aに対してそれぞれ軸方向へ移動しないように取り付けている。なお、各ボールは、車軸14内に設けられた半径方向の孔14c内に収容された弾性部材16bによって、その車軸14内の固定要素14dに接続されている。各ボールは、弾性部材16bの弾性力によって、外径方向へ付勢されている。   Still another embodiment of the speed change control mechanism 15 is shown in FIGS. In this embodiment, the clutch member 16a is a ball, and the ball is attached to each transmission sun gear 11a so as not to move in the axial direction. Each ball is connected to a fixed element 14 d in the axle 14 by an elastic member 16 b accommodated in a radial hole 14 c provided in the axle 14. Each ball is urged in the outer diameter direction by the elastic force of the elastic member 16b.

変速制御機構15の制御部材15aを、車軸14の軸周りに回転させることで、その制御部材15aに設けた孔15c(車軸14の半径方向に貫通する孔15c)にボールが臨めば、そのボールは孔15cを通じて外径方向へ突出し、対面する変速機用太陽歯車11aのカム面11kに係合可能な状態となる(図9(a)参照)。孔15cに臨んでいないボールは、その制御部材15aによって外径方向への突出が押さえられるので、変速機用太陽歯車11aのカム面11kに係合不可能な状態となる(図9(b)参照)。   When the control member 15a of the speed change control mechanism 15 is rotated around the axis of the axle 14, when the ball faces the hole 15c provided in the control member 15a (the hole 15c penetrating in the radial direction of the axle 14), the ball Protrudes in the outer diameter direction through the hole 15c and can be engaged with the cam surface 11k of the facing transmission sun gear 11a (see FIG. 9A). The ball not facing the hole 15c is prevented from being engaged with the cam surface 11k of the transmission sun gear 11a because the control member 15a prevents the ball from projecting in the outer diameter direction (FIG. 9B). reference).

この孔15cは、一つの変速機用太陽歯車11aに対応して、周方向に並ぶボールの数と同数(この実施形態では四個)設けられたものを一群とし、その一群の孔15cが、変速機用太陽歯車11aの数と同数だけ軸方向に並列して設けられている。軸方向に並列する孔15c同士は、互いに軸周り方位が異なる位置に設けられている。   This hole 15c is a group of holes provided in the same number (four in this embodiment) as the number of balls arranged in the circumferential direction corresponding to one transmission sun gear 11a. The same number of transmission sun gears 11a are provided in parallel in the axial direction. The holes 15c arranged in parallel in the axial direction are provided at positions having different orientations around the axis.

このため、各変速機用太陽歯車11aのうち、一つの変速機用太陽歯車11aに対してのみ周方向に並んでいる全てのボールにそれぞれ孔15cが臨み、その孔15cを通じてボールが外径方向に突出する。これにより、その変速機用太陽歯車11aを車軸14に対して軸周り両回転方向に回転不能とする。   Therefore, among the transmission sun gears 11a, the holes 15c face all the balls arranged in the circumferential direction only with respect to the single transmission sun gear 11a, and the balls pass through the holes 15c in the outer diameter direction. Protrusively. As a result, the transmission sun gear 11a is made unrotatable about the axle in both rotational directions with respect to the axle 14.

また、この状態で、他の変速機用太陽歯車11aに対しては、ボールが孔15cに臨まないように孔15cの位置が設定されており、これらのボールは外径方向に突出しない。このため、他の変速機用太陽歯車11aは、車軸14に対して軸周り両回転方向に回転可能となる。   In this state, the positions of the holes 15c are set so that the balls do not face the holes 15c with respect to the other transmission sun gears 11a, and these balls do not protrude in the outer diameter direction. For this reason, the other transmission sun gear 11a can rotate in both directions of rotation around the axis with respect to the axle 14.

すなわち、ボールは、制御部材15aの孔15cに入り込むことで、変速機用太陽歯車11aのカム面11kに係合可能な位置に移動し、孔15cから出れば(孔15cに入り込まない位置にあれば)、そのカム面11kに係合可能な位置から離脱した位置に移動する。また、複数の変速機用太陽歯車11aのうち、一つの変速機用太陽歯車11aについてのみ、クラッチ部材16aとしてのボールはカム面11kに係合可能となり、他の変速機用太陽歯車11aについては、クラッチ部材16aとしてのボールはカム面11kに係合不可能な状態となる。   That is, when the ball enters the hole 15c of the control member 15a, it moves to a position where it can engage with the cam surface 11k of the transmission sun gear 11a, and if it comes out of the hole 15c (at a position where it does not enter the hole 15c). And the cam surface 11k is moved away from the position where it can be engaged. Moreover, the ball | bowl as the clutch member 16a can be engaged with the cam surface 11k only about one transmission sun gear 11a among the plurality of transmission sun gears 11a, and about other transmission sun gears 11a, The ball as the clutch member 16a cannot be engaged with the cam surface 11k.

変速制御機構15のさらに他の実施形態を図10及び図11に示す。この実施形態は、前述の実施形態におけるクラッチ部材16aとしてのボールに代えて、キー部材を用いたものである。   Still another embodiment of the speed change control mechanism 15 is shown in FIGS. In this embodiment, a key member is used instead of the ball as the clutch member 16a in the above-described embodiment.

キー部材は、各変速機用太陽歯車11aに対してそれぞれ軸方向に移動しないように取り付けている。また、各キー部材は、車軸14内に設けられた半径方向の孔14c内に収容された弾性部材16bによって、車軸14内の固定要素14dに接続されている。各キー部材は、弾性部材16bの弾性力によって、外径方向へ付勢されている。その作用については、ボールを用いた前述の実施形態と同様である。   The key member is attached to each transmission sun gear 11a so as not to move in the axial direction. Each key member is connected to a fixed element 14 d in the axle 14 by an elastic member 16 b accommodated in a radial hole 14 c provided in the axle 14. Each key member is biased in the outer diameter direction by the elastic force of the elastic member 16b. About the effect | action, it is the same as that of the above-mentioned embodiment using a ball | bowl.

1 リアハブ(ハブ)
2 後輪(駆動輪)
3 ペダル
4 駆動力伝達要素(チェーン)
5 ハンドル
6 フレーム
7 ハブフランジ
8 駆動用モータ
8a モータ出力軸
8b モータハウジング
9 リアスプロケット(スプロケット)
10 減速機構
10a 減速機用太陽歯車
10b 減速機用遊星歯車
10d 減速機用外輪歯車
11 変速機構
11a 変速機用太陽歯車
11a−1 第一太陽歯車
11a−2 第二太陽歯車
11a−3 第三太陽歯車
11b 変速機用遊星歯車
11c 変速機用遊星キャリア
11d 変速機用外輪歯車
11e 遊星キャリア軸
11f 間隔材
11g 第一キャリア部材
11h 第二キャリア部材
11k カム面
12 ハブケース
14 車軸
15 変速制御機構
15a 制御部材
15b ポケット
15c 孔
15d 連結部材
15e 操作部材
16 クラッチ
16a クラッチ部材
21,22,23,24,25,26 軸受部
1 Rear hub (hub)
2 Rear wheels (drive wheels)
3 Pedal 4 Driving force transmission element (chain)
5 Handle 6 Frame 7 Hub flange 8 Drive motor 8a Motor output shaft 8b Motor housing 9 Rear sprocket (sprocket)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reduction mechanism 10a Reduction gear sun gear 10b Reduction gear planetary gear 10d Reduction gear outer ring gear 11 Transmission mechanism 11a Transmission sun gear 11a-1 First sun gear 11a-2 Second sun gear 11a-3 Third sun Gear 11b Transmission planetary gear 11c Transmission planetary carrier 11d Transmission outer ring gear 11e Planetary carrier shaft 11f Spacer 11g First carrier member 11h Second carrier member 11k Cam surface 12 Hub case 14 Axle 15 Transmission control mechanism 15a Control member 15b Pocket 15c Hole 15d Connection member 15e Operation member 16 Clutch 16a Clutch members 21, 22, 23, 24, 25, 26 Bearing portion

Claims (11)

駆動輪のハブ(1)内部に、変速機構(11)、減速機構(10)及び駆動用モータ(8)を車軸(14)の軸方向に並列して配置し、前記変速機構(11)は、遊星歯車機構によって構成されて少なくとも一つの変速機用太陽歯車(11a)と、その変速機用太陽歯車(11a)に噛み合う変速機用遊星歯車(11b)、及びその変速機用遊星歯車(11b)を保持する変速機用遊星キャリア(11c)とを備え、ペダルからの踏力による駆動力を駆動輪に伝達し、前記減速機構(10)は、遊星歯車機構によって構成されて少なくとも一つの減速機用太陽歯車(10a)と、その減速機用太陽歯車(10a)に噛み合う減速機用遊星歯車(10b)とを備え、前記減速機用遊星歯車(10b)は前記変速機用遊星キャリア(11c)で保持され、前記駆動用モータ(8)のモータ出力軸(8a)からの駆動力を駆動輪に伝達し、駆動力に対して前記変速機用太陽歯車(11a)を前記車軸(14)の軸周りの一方向若しくは両方向に回転可能又は回転不能に切り替えて変速を行う変速制御機構(15)を備え、前記変速機用遊星キャリア(11c)とモータ出力軸(8a)とを回転自在に支持する軸受部(25)を備えることを特徴とする電動補助自転車又は電動二輪車。 A transmission mechanism (11), a speed reduction mechanism (10), and a drive motor (8) are arranged in parallel in the axial direction of the axle (14) inside the hub (1) of the drive wheel, and the transmission mechanism (11) A planetary gear mechanism and at least one transmission sun gear (11a), a transmission planetary gear (11b) meshing with the transmission sun gear (11a), and a transmission planetary gear (11b). ) Holding the transmission planet carrier (11c), and transmitting the driving force by the pedaling force from the pedal to the driving wheel. The speed reduction mechanism (10) is constituted by a planetary gear mechanism and is at least one speed reducer. A reduction gear planetary gear (10b) meshing with the reduction gear sun gear (10a), the reduction gear planetary gear (10b) being the transmission planet carrier (11c). Keep The driving force from the motor output shaft (8a) of the driving motor (8) is transmitted to the driving wheel, and the transmission sun gear (11a) is rotated around the axle (14) with respect to the driving force. A bearing that includes a speed change control mechanism (15) that changes gears so that it can be rotated in one direction or in both directions, and that supports the transmission planet carrier (11c) and the motor output shaft (8a). A motor-assisted bicycle or an electric two-wheeled vehicle comprising the portion (25). 前記ペダルからの踏力による駆動力は、前記ハブ(1)に対して前記車軸(14)の軸方向一端側に設けたスプロケット(9)を介して前記変速機構(11)に入力され、前記ハブ(1)内に、前記車軸(14)の軸方向一端側から他端側に向かって変速機構(11)、減速機構(10)及び駆動用モータ(8)を並列して設けたことを特徴とする請求項1に記載の電動補助自転車又は電動二輪車。 A driving force by a pedaling force from the pedal is input to the speed change mechanism (11) via a sprocket (9) provided on one end side in the axial direction of the axle (14) with respect to the hub (1). In (1), the transmission mechanism (11), the speed reduction mechanism (10), and the drive motor (8) are provided in parallel from one axial end side to the other end side of the axle (14). The battery-assisted bicycle or the electric motorcycle according to claim 1. 前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)とは、同一の遊星キャリア軸(11e)によって前記変速機用遊星キャリア(11c)に保持され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又は電動二輪車。   The planetary gear for transmission (11b) and the planetary gear for reduction gear (10b) are held by the planetary gear for transmission (11c) by the same planetary carrier shaft (11e). Item 3. The battery-assisted bicycle or the electric motorcycle according to item 1 or 2. 前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)とは同数であり、前記遊星キャリア軸(11e)を、前記変速機用遊星歯車(11b)及び前記減速機用遊星歯車(10b)と同数とすることを特徴とするリアハブを用いる請求項1乃至3のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   The transmission planetary gear (11b) and the reduction gear planetary gear (10b) are the same number, and the planetary carrier shaft (11e) is connected to the transmission planetary gear (11b) and the reduction gear planetary gear. 4. The battery-assisted bicycle or the electric motorcycle according to claim 1, wherein the rear hub is used in the same number as (10b). 前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)とは同数であり、前記遊星キャリア軸(11e)を、前記変速機用遊星歯車(11b)及び前記減速機用遊星歯車(10b)の数の二倍とすることを特徴とするリアハブを用いる請求項1乃至3のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   The transmission planetary gear (11b) and the reduction gear planetary gear (10b) are the same number, and the planetary carrier shaft (11e) is connected to the transmission planetary gear (11b) and the reduction gear planetary gear. 4. The battery-assisted bicycle or the electric motorcycle according to claim 1, wherein a rear hub is used which is twice the number of (10b). 5. 前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)の数をそれぞれ三個とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   6. The battery-assisted bicycle or the electric vehicle according to claim 1, wherein the number of planetary gears for transmission (11 b) and the number of planetary gears for reduction gears (10 b) are three each. Motorcycle. 前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)の間に間隔材(11f)を備え、その間隔材(11f)は、前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)とに接することにより緩衝材として機能することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   A spacing member (11f) is provided between the transmission planetary gear (11b) and the reduction gear planetary gear (10b), and the spacing member (11f) is connected to the transmission planetary gear (11b) and the reduction gear. The battery-assisted bicycle or motor-driven motorcycle according to any one of claims 1 to 6, wherein the motor-assisted bicycle or the motor-driven motorcycle functions as a cushioning material by contacting with the planetary gear (10b). 前記変速機用遊星歯車(11b)と前記減速機用遊星歯車(10b)との間に間隔材(11f)を備え、その間隔材(11f)は、全ての前記遊星キャリア軸(11e)を保持することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   A spacing member (11f) is provided between the transmission planetary gear (11b) and the reduction gear planetary gear (10b), and the spacing member (11f) holds all the planet carrier shafts (11e). An electrically assisted bicycle or an electric motorcycle according to any one of claims 1 to 6. 前記変速制御機構(15)は、前記変速機用太陽歯車(11a)と前記車軸(14)との間に設けたクラッチ部材(16a)を介して前記回転可能又は回転不能の切り替えを行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。 The shift control mechanism (15) performs the switching between the rotatable and non-rotatable via a clutch member (16a) provided between the transmission sun gear (11a) and the axle (14). The battery-assisted bicycle or electric motorcycle according to any one of claims 1 to 8. 前記変速制御機構(15)は、前記クラッチ部材(16a)を介して、前記変速機用太陽歯車(11a)と前記車軸(14)との軸周り両方向の相対回転に対して、前記変速機用太陽歯車(11a)を前記車軸(14)に回転可能又は回転不能に切替えることができ、前記駆動輪からの逆入力に対して、前記変速機用太陽歯車(11a)と前記車軸(14)とを回転不能とすることにより、その逆入力により生じた回生電力を駆動用モータ(8)を通じて二次電池に還元する回生機構を備えたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   The transmission control mechanism (15) is configured for the transmission with respect to relative rotation in both directions around the axis between the transmission sun gear (11a) and the axle (14) via the clutch member (16a). The sun gear (11a) can be switched to be rotatable or non-rotatable on the axle (14), and the transmission sun gear (11a) and the axle (14) 10. A regenerative mechanism for reducing regenerative power generated by reverse input to the rechargeable battery through the drive motor (8) by disabling the rotation of the battery. The electric assistance bicycle or electric motorcycle described in 1. 前記減速機用遊星歯車(10b)を二段歯車とし、その一方の歯車に前記駆動用モータ(8)を保持するモータハウジング(8b)に設けた減速機用外輪歯車(11d)が、他方の歯車に前記駆動用モータ(8)のモータ出力軸(8a)に設けた減速機用太陽歯車(10a)が噛み合っていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一つに記載の電動補助自転車又は電動二輪車。   The planetary gear (10b) for the speed reducer is a two-stage gear, and the outer ring gear (11d) for the speed reducer provided on the motor housing (8b) holding the drive motor (8) on one of the gears is the other gear. 11. The electric motor according to claim 1, wherein a reduction gear sun gear (10a) provided on a motor output shaft (8a) of the drive motor (8) meshes with the gear. Auxiliary bicycle or electric motorcycle.
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