JP2016078618A - 自転車用アシストユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のリングギアを備える遊星歯車機構と、前記複数のリングギアのうちの1つのリングギアの回転を選択的に規制する回転規制機構とを備え、クランク軸の回転が伝達される変速機と、アシストモータと含み、前記変速機の出力部からフロントスプロケットまでの間の動力伝達経路において、前記変速機から出力される第1駆動力に、前記アシストモータから出力される第2駆動力が加えられる、自転車用アシストユニット。
【選択図】図4
Description
〔3〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記遊星歯車機構の回転軸に関して、径方向の外側に前記アシストモータが配置される。
〔5〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記伝達機構は、前記アシストモータの出力軸の回転を減速する。
〔7〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記伝達機構は、前記アシストモータの出力軸と噛み合う入力側の伝達ギア、前記入力側の伝達ギアと結合される伝達軸、および、前記伝達軸と結合され、前記出力側のギアと噛み合う中間の伝達ギアをさらに備える。
〔10〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記遊星歯車機構の出力部と前記クランク軸とは同軸まわりに回転する。
〔12〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記複数のリングギアが前記クランク軸の軸方向に並べて配置され、前記複数のリングギアにおいて前記出力部との距離が相対的に短いリングギアは前記出力部との距離が相対的に長いリングギアよりも内径が小さい。
〔14〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記増速機構と、前記変速機との間に設けられるワンウェイクラッチとをさらに有する。
〔17〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記センサは歪センサである。
自転車10は、フレーム12、ハンドルバー14、前輪16、後輪18、駆動機構20、バッテリユニット22、変速制御装置24、および、アシストユニット50を備えている。
リアスプロケット32は、後輪18の車軸18Aまわりに回転可能に取り付けられている。リアスプロケット32は、ワンウェイクラッチを介して後輪18に連結される。チェーン34は、フロントスプロケット30とリアスプロケット32とに巻き掛けられている。ペダル28に加えられる人力駆動力によりクランクアーム26が回転するとき、フロントスプロケット30、チェーン34、および、リアスプロケット32によって、後輪18が回転する。
サンギア68は、クランク軸52に対して回転可能に、ベアリングまたはスリーブを介してクランク軸52に支持されている。複数のプラネタリギア70は、サンギア68のまわりに配置されている。キャリア72は、クランク軸52に取り付けられて、クランク軸52と一体的に回転する。キャリア72は、複数のプラネタリギア70を支持している。リングギア74は、ハウジング54の内面に取り付けられている。なお、リングギア74は、ハウジング54と一体に形成されてもよい。
遊星歯車機構78は、サンギア82、複数のプラネタリギア84、変速機60の出力部であるキャリア86、および複数のリングギアを備えている。本実施の形態では、複数のリングギアとして、第1のリングギア88、第2のリングギア90、および、第3のリングギア92を備えている。変速機60は、第1のリングギア88、第2のリングギア90、および、第3のリングギア92のうちの1つの回転を規制することにより、3段階の変速比を実現する。
(1)伝達機構106は、アシストモータ102の回転をキャリア86に伝達する。すなわち、アシストユニット50は、変速機60の出力部であるキャリア86からフロントスプロケット30までの間の動力伝達経路において、変速機60から出力される第1駆動力に、アシストモータ102から出力される第2駆動力が減速されて加えられている。このため、変速機60のリングギア88,90,92には、人力駆動力によって発生するトルクのみが与えられる。このため、アシストモータ102から出力される第2駆動力を変速機60の入力部以前に加える場合と比較して、爪部96A,98A,100Aがリングギア88,90,92から離脱するときに爪部96A,98A,100Aにかかる負荷が小さい。したがって、爪部96A,98A,100Aがリングギア88,90,92から離脱するために要する時間が長くなることにより変速にかかる時間が長くなったり、爪部96A,98A,100Aがリングギア88,90,92から離脱できず変速が失敗したりすることを抑制することができる。このため、変速性能が向上する。
・図7〜9に示す変形例において、クランク軸52と遊星歯車機構78とを、ギアではなく、チェーンおよびスプロケットを含む構成により接続してもよく、ギアとチェーンおよびスプロケットとを含む構成により接続してもよい。この場合、チェーンおよびスプロケットは、クランク軸52の回転を増速する増速機構として機能する。
・ワンウェイクラッチ116は、伝達ギア108と伝達軸110との間に限らず、アシストモータ102の出力部102Aからフロントスプロケット30までの経路のいずれかの部分に設けられてもよい。これによって人力駆動力によってアシストモータ102の出力部102Aが回転させられることを防止することができる。
・増速機構58を省略することもできる。この場合、クランク軸52の回転が直接的にサンギア82に伝達される。
・アシスト装置62と変速機60とを、各別のハウジング内に配置することもできる。
・連結体64を、電動で回転体65を制御する電動変速ユニットに変更することもできる。電動変速ユニットは、電気モータおよび減速機を有し、変速制御装置24と電気的に接続される。
・回転規制機構80を、複数のリングギア88,90,92の外周と接触するベルトにより複数のリングギア88,90,92の回転を選択的に規制するものに変更することもできる。ベルトにより複数のリングギア88,90,92の回転を規制する構成においても、リングギア88,90,92の回転を規制するときに、リングギア88,90,92にかかるトルクが大きいほどリングギアの制動が難しく、変速性能が低下してしまう。このため、実施形態の(1)に準じた効果を奏することができる。
・変速機60の構成は適宜変更することができる。要するに、アシストユニット50の変速機は、複数のリングギアを備える遊星歯車機構と、各リングギアの回転を選択的に規制する回転規制機構とを備え、クランク軸の回転が伝達される変速機であれば、いずれの変速機を採用することもできる。
50…アシストユニット
52…クランク軸
58…増速機構
68…サンギア
70…プラネタリギア
72…キャリア
74…リングギア
76…ワンウェイクラッチ
60…変速機
78…遊星歯車機構
82…サンギア
84…プラネタリギア
86…キャリア
88…第1のリングギア
90…第2のリングギア
92…第3のリングギア
80…回転規制機構
96A,98A,100A…爪部
102…アシストモータ
102A…出力部(出力軸)
106…伝達機構
108…入力側の伝達ギア
110…伝達軸
112…中間の伝達ギア
114…出力側の伝達ギア
118…センサ
〔7〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記伝達機構は、前記アシストモータの出力軸と噛み合う入力側の伝達ギア、前記入力側の伝達ギアと結合される伝達軸、および、前記伝達軸と結合され、前記出力側のギアと噛み合う中間の伝達ギアをさらに備える。
〔8〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記伝達軸は、前記伝達軸の軸線が前記アシストモータの軸線の径方向の外側になるように前記ハウジングに設けられている。
〔9〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記伝達軸は、前記伝達軸の軸線が前記変速機の軸線の径方向の外側になるように前記ハウジングに設けられている。
〔11〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記回転規制機構は、回転することにより前記爪部を前記リングギアと係合する突出位置および前記リングギアから離脱する退避位置とに変化させる変速用スリーブをさらに備える。
〔13〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記遊星歯車機構の出力部と前記クランク軸とは同軸まわりに回転する。
〔15〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記複数のリングギアが前記クランク軸の軸方向に並べて配置され、前記複数のリングギアにおいて前記出力部との距離が相対的に短いリングギアは前記出力部との距離が相対的に長いリングギアよりも内径が小さい。
〔17〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記増速機構と、前記変速機との間に設けられるワンウェイクラッチとをさらに有する。
〔20〕前記自転車用アシストユニットの一形態によれば、前記センサは歪センサである。
Claims (17)
- 複数のリングギアを備える遊星歯車機構と、前記複数のリングギアの回転を選択的に規制する回転規制機構とを備え、クランク軸の回転が伝達される変速機と、
アシストモータと含み、
前記変速機の出力部からフロントスプロケットまでの間の動力伝達経路において、前記変速機から出力される第1駆動力に、前記アシストモータから出力される第2駆動力が加えられる、自転車用アシストユニット。 - 前記変速機の前記出力部は、前記遊星歯車機構のキャリアである
請求項1に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記遊星歯車機構の回転軸に関して、径方向の外側に前記アシストモータが配置される
請求項1または2に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記第2駆動力を前記動力伝達経路に伝達する伝達機構をさらに備える
請求項1〜3のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記伝達機構は、前記アシストモータの出力軸の回転を減速する
請求項4に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記伝達機構は前記変速機の出力部に結合される出力側の伝達ギアを備える
請求項4または5に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記伝達機構は、前記アシストモータの出力軸と噛み合う入力側の伝達ギア、前記入力側の伝達ギアと結合される伝達軸、および、前記伝達軸と結合され、前記出力側のギアと噛み合う中間の伝達ギアをさらに備える
請求項6に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記回転規制機構は前記複数のリングギアのそれぞれに対応する複数の爪部を備え、
前記爪部は前記リングギアと係合することにより前記リングギアの回転を規制し、前記リングギアから離脱することにより前記リングギアの回転を許容する
請求項1〜7のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記アシストモータの出力軸と前記クランク軸とが平行である
請求項1〜8のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記遊星歯車機構の出力部と前記クランク軸とは同軸まわりに回転する
請求項1〜9のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記遊星歯車機構の出力部と前記クランク軸とは、異なる軸まわりに回転する
請求項1〜9のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記複数のリングギアが前記クランク軸の軸方向に並べて配置され、
前記複数のリングギアにおいて前記出力部との距離が相対的に短いリングギアは前記出力部との距離が相対的に長いリングギアよりも内径が小さい
請求項1〜11のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記クランク軸の回転を増速して、前記変速機に入力する増速機構を有する
請求項1〜12のいずれか一項に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記増速機構と、前記変速機との間に設けられるワンウェイクラッチとをさらに有する
請求項13に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記増速機構は、サンギア、プラネタリギア、キャリアおよびリングギアを有する遊星歯車機構を有し、前記キャリアからクランク軸の回転が入力され、前記サンギアから回転が出力される
請求項13または14に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記増速機構のリングギアに与えられる人力駆動力を検出するセンサをさらに備える
請求項15に記載の自転車用アシストユニット。 - 前記センサは歪センサである
請求項16に記載の自転車用アシストユニット。
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