JP2017088134A - 自転車用ドライブユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる自転車用ドライブユニットを提供する。【解決手段】自転車用ドライブユニットは、第1の入力体、第1の出力体、および、前記第1の入力体の回転を前記第1の出力体に伝達する第1の伝達体を含む第1の遊星歯車機構と、前記第1の入力体を回転可能な第1のモータと、前記第1の伝達体を回転可能な第2のモータと、前記第1の出力体の回転が伝達され、かつ人力駆動力による回転が前記第1の遊星歯車機構を介さないで与えられる合力部材とを含む。【選択図】図2
Description
本発明は、自転車用ドライブユニットに関する。
人力駆動力をアシストするモータを備える自転車用ドライブユニットが知られている。自転車用ドライブユニットは、モータの他に、モータの回転を減速して出力する減速機、および、減速機およびクランク軸のそれぞれから回転が伝達される合力部材等をさらに含む。特許文献1は、従来の自転車用ドライブユニットの一例を開示している。
従来の自転車用ドライブユニットでは、モータの回転速度は、クランクの回転速度に比例する。モータは、回転速度に応じて出力トルクが変動する特性を有するので、クランクの回転速度によっては、モータの出力トルクが不足してアシスト力が小さくなってしまったり、モータの駆動効率が低くなってしまったりするおそれがある。
本発明の目的は、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる自転車用ドライブユニットを提供することである。
〔1〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの一形態は、第1の入力体、第1の出力体、および、前記第1の入力体の回転を前記第1の出力体に伝達する第1の伝達体を含む第1の遊星歯車機構と、前記第1の入力体を回転可能な第1のモータと、前記第1の伝達体を回転可能な第2のモータと、前記第1の出力体の回転が伝達され、かつ人力駆動力による回転が前記第1の遊星歯車機構を介さないで与えられる合力部材とを含む、自転車用ドライブユニット。
〔2〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記合力部材は、クランク軸の軸心まわりに設けられ、前記クランク軸の軸心まわりに回転可能である。
〔3〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータの回転を前記第1の入力体に伝達する伝達部材をさらに含む。
〔3〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータの回転を前記第1の入力体に伝達する伝達部材をさらに含む。
〔4〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達部材は、前記第1のモータの出力軸を含む。
〔5〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、第1のワンウェイクラッチをさらに含み、前記第1のワンウェイクラッチは、前記伝達部材が第1の方向に回転する場合に、前記第1の入力体の回転速度と前記伝達部材の回転速度とが等しいときに、前記伝達部材の回転を前記第1の入力体に伝達し、前記第1の入力体の回転速度が前記伝達部材の回転速度よりも高いときに、前記伝達部材の回転を前記第1の入力体に伝達しないように前記伝達部材および前記第1の入力体と連結される。
〔5〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、第1のワンウェイクラッチをさらに含み、前記第1のワンウェイクラッチは、前記伝達部材が第1の方向に回転する場合に、前記第1の入力体の回転速度と前記伝達部材の回転速度とが等しいときに、前記伝達部材の回転を前記第1の入力体に伝達し、前記第1の入力体の回転速度が前記伝達部材の回転速度よりも高いときに、前記伝達部材の回転を前記第1の入力体に伝達しないように前記伝達部材および前記第1の入力体と連結される。
〔6〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の出力体の回転を減速して前記合力部材に伝達する第1の減速機構をさらに含む。
〔7〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の減速機構は、前記第1の出力体の回転が入力される第2の入力体、前記合力部材に回転を伝達する第2の出力体、および、前記第2の入力体の回転を前記第2の出力体に伝達する第2の伝達体を含む第2の遊星歯車機構を含む。
〔7〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の減速機構は、前記第1の出力体の回転が入力される第2の入力体、前記合力部材に回転を伝達する第2の出力体、および、前記第2の入力体の回転を前記第2の出力体に伝達する第2の伝達体を含む第2の遊星歯車機構を含む。
〔8〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の伝達体および前記第2の伝達体は、同期して回転できるように一体化されている。
〔9〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の伝達体および前記第2の伝達体は相対的に回転できるように個別に構成される。
〔9〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の伝達体および前記第2の伝達体は相対的に回転できるように個別に構成される。
〔10〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第2の入力体は、前記第1の出力体と連結されるサンギアを含み、前記第2の出力体は、前記第2の入力体と噛み合うプラネタリギア、前記プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアを含み、前記第2の伝達体は、前記第2の出力体と噛み合うリングギアを含む。
〔11〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1の入力体は、前記第1のモータと連結されるサンギアを含み、前記第1の出力体は、前記第1の入力体と噛み合うプラネタリギア、および、前記プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアを含み、前記第1の伝達体は、前記第1の出力体と噛み合うリングギアを含む。
〔12〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第2のモータの回転を減速して前記第1の伝達体に伝達する第2の減速機構をさらに備える。
〔13〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第1の遊星歯車機構、前記第1のモータおよび前記第2のモータが設けられているハウジングをさらに備える。
〔13〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第1の遊星歯車機構、前記第1のモータおよび前記第2のモータが設けられているハウジングをさらに備える。
〔14〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第2の伝達体は、前記ハウジングに対して相対回転不能に設けられている。
〔15〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第1の伝達体の所定の方向への回転を阻止する第2のワンウェイクラッチをさらに含む。
〔15〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第1の伝達体の所定の方向への回転を阻止する第2のワンウェイクラッチをさらに含む。
〔16〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータおよび前記第2のモータを制御する制御装置をさらに含む。
〔17〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御装置は、人力駆動力と、クランクの回転速度とに応じて、前記第1のモータおよび前記第2のモータの回転を制御する。
〔17〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御装置は、人力駆動力と、クランクの回転速度とに応じて、前記第1のモータおよび前記第2のモータの回転を制御する。
〔18〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御装置は、前記クランクの回転速度が所定の速度よりも高くなると、前記第2のモータの回転速度を、前記クランクの回転速度が所定の速度以下のときの回転速度よりも高くなるように制御する。
〔19〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御装置は、前記クランクの回転速度に応じて、前記第2のモータの回転速度を連続的に変化させる。
〔20〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸をさらに含む。
〔20〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸をさらに含む。
本発明の自転車用ドライブユニットは、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。
(第1の実施形態)
図1に示される電動アシスト自転車10は、自転車用ドライブユニット(以下では「ドライブユニット30」)を備える。一例では、電動アシスト自転車10は、一対のクランクアーム12、一対のペダル16、フロントスプロケット18、リアスプロケット20、チェーン22、および、第1のクラッチ24をさらに備える。
図1に示される電動アシスト自転車10は、自転車用ドライブユニット(以下では「ドライブユニット30」)を備える。一例では、電動アシスト自転車10は、一対のクランクアーム12、一対のペダル16、フロントスプロケット18、リアスプロケット20、チェーン22、および、第1のクラッチ24をさらに備える。
一対のクランクアーム12は、ドライブユニット30のクランク軸32と一体に回転可能な状態でクランク軸32の両端部のそれぞれに連結される。一対のクランクアーム12は、クランク軸32と共にクランクを構成する。一対のペダル16は、ペダル本体17とそれぞれペダル軸14を有する。ペダル軸14は、クランクアーム12のそれぞれに連結される。ペダル本体17は、ペダル軸14に対する回転が可能な状態でペダル軸14のそれぞれに支持される。
フロントスプロケット18は、ドライブユニット30の合力部材42を介してドライブユニット30と連結される。リアスプロケット20は、第1のクラッチ24を介して電動アシスト自転車10のリアホイール(図示略)と連結される。第1のクラッチ24は、フロントスプロケット18の回転をリアホイール伝達し、かつ、リアホイールの回転をフロントスプロケット18に伝達しないワンウェイクラッチである。チェーン22は、フロントスプロケット18およびリアスプロケット20に巻き掛けられる。
ドライブユニット30の機能は、クランク軸32に入力される人力駆動力をアシストすることである。ドライブユニット30は、電動アシスト自転車10のフレームに取り付けられ、フレームに対して着脱可能である。ドライブユニット30とフレームとを結合する手段は、例えばボルトである。電動アシスト自転車10のフレームに取り付けられるバッテリ(図示略)は、ドライブユニット30に電気エネルギーを供給可能である。
図2に示されるとおり、ドライブユニット30は、第1の遊星歯車機構36、第1のモータ38、第2のモータ40、および、合力部材42を含む。第1のモータ38の一例は、電気モータである。第2のモータ40の一例は電気モータである。一例では、ドライブユニット30は、クランク軸32、ハウジング44、伝達部材46、第1の減速機構48、第2の減速機構50、第1のワンウェイクラッチ52、第2のワンウェイクラッチ54、および、制御装置56をさらに含む。
クランク軸32は、ドライブユニット30に対する回転が可能な状態でドライブユニット30によって支持される。クランク軸32の両端部は、ハウジング44から突出する。第1の遊星歯車機構36、第1のモータ38、第2のモータ40、伝達部材46、第1のワンウェイクラッチ52、第2のワンウェイクラッチ54、第1の減速機構48、および、制御装置56は、ハウジング44に設けられている。
合力部材42には、後述する第1の出力体64の回転が伝達され、人力駆動力による回転が第1の遊星歯車機構36を介さないで与えられる。合力部材42は、中空軸58およびギア60を含む。中空軸58は、ハウジング44に対する回転が可能な状態でハウジング44に支持される。合力部材42は、クランク軸32の軸心まわりに設けられ、クランク軸32の軸心まわりに回転可能である。中空軸58の一方の端部58Aは、ハウジング44から突出する。クランク軸32は、両端部が中空軸58およびハウジング44から突出するように中空軸58内に挿入される。クランク軸32は、中空軸58を介してハウジング44に支持される。ギア60は、中空軸58に対する回転が不能な状態で中空軸58に取り付けられ、中空軸58と同軸に設けられている。別の例では、ギア60は、中空軸58を加工することによって中空軸58と一体に形成されていてもよい。
第2のクラッチ34は、クランク軸32の外周と合力部材42の内周との間に設けられている。第2のクラッチはワンウェイクラッチである。第2のクラッチ34は、クランク軸32が前方に回転する場合にクランク軸32から合力部材42に回転を伝達し、クランク軸32が後方に回転する場合にクランク軸32から合力部材42に回転を伝達しないようにクランク軸32および合力部材42と連結される。
フロントスプロケット18は、ハウジング44の外部においてハウジング44の側方に配置される。フロントスプロケット18は、ボルトBによってドライブユニット30に取り付けられる。ボルトBは、合力部材42との間にフロントスプロケット18が固定されるように合力部材42にねじ込まれる。
図1に示されるクランク軸32を前方に回転させる人力駆動力がペダル16に入力された場合、クランク軸32が電動アシスト自転車10のフレームに対して前方に回転する。この場合、クランク軸32の回転が第2のクラッチ34および合力部材42を介してフロントスプロケット18に伝達され、フロントスプロケット18の回転がチェーン22を介してリアスプロケット20に伝達される。クランク軸32を後方に回転させる人力駆動力がペダル16に入力された場合、クランク軸32がフレームに対して後方に回転する。この場合、第2のクラッチ34の作用によってクランク軸32の回転が合力部材42およびフロントスプロケット18に伝達されない。
図2に示されるとおり、第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62、第1の出力体64、および、第1の伝達体66を含む。
第1の入力体62は、第1のモータ38の伝達部材46と連結されるサンギア62Aを含む。サンギア62Aは、伝達部材46の外周に設けられ、伝達部材46と一体に回転可能である。サンギア62Aと伝達部材46との間には、第1のワンウェイクラッチ52が設けられている。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力が伝達されてモータ40が回転することを阻止する。なお、クランク軸32の前転は、電動アシスト自転車10が前進するときのクランク軸32の回転方向である。第1のワンウェイクラッチ52は、例えばローラクラッチである。第1のワンウェイクラッチ52は、伝達部材46が第1の方向に回転する場合に、第1の入力体62の回転速度と伝達部材46の回転速度とが等しいときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達し、第1の入力体62の回転速度が伝達部材46の回転速度よりも高いときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達しないように伝達部材46および第1の入力体62と連結される。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力によってモータ40が回転することを阻止する。
第1の入力体62は、第1のモータ38の伝達部材46と連結されるサンギア62Aを含む。サンギア62Aは、伝達部材46の外周に設けられ、伝達部材46と一体に回転可能である。サンギア62Aと伝達部材46との間には、第1のワンウェイクラッチ52が設けられている。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力が伝達されてモータ40が回転することを阻止する。なお、クランク軸32の前転は、電動アシスト自転車10が前進するときのクランク軸32の回転方向である。第1のワンウェイクラッチ52は、例えばローラクラッチである。第1のワンウェイクラッチ52は、伝達部材46が第1の方向に回転する場合に、第1の入力体62の回転速度と伝達部材46の回転速度とが等しいときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達し、第1の入力体62の回転速度が伝達部材46の回転速度よりも高いときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達しないように伝達部材46および第1の入力体62と連結される。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力によってモータ40が回転することを阻止する。
第1の出力体64は、第1の入力体62と噛み合うプラネタリギア64A、および、プラネタリギア64Aを回転可能に支持するキャリア64Bを含む。第1の遊星歯車機構36は、複数のプラネタリギア64Aを備えることが好ましい。
第1の伝達体66は、第1の入力体62の回転を第1の出力体64に伝達する。第1の伝達体66は、第1の出力体64と噛み合うリングギア66Aを含む。リングギア66Aは、サンギア62Aまわりにサンギア62Aと同軸に配置される。第1の伝達体66は、第2のワンウェイクラッチ54を介してハウジング44に支持される。第2のワンウェイクラッチ54は、例えばローラクラッチである。第2のワンウェイクラッチ54は、第1の伝達体66の所定の方向への回転を阻止する。すなわち、第1の伝達体66は、ハウジング44に対して第1の方向に回転可能であり、ハウジング44に対して第2の方向に回転不能である。
複数のプラネタリギア64Aは、サンギア62Aとリングギア66Aとの間に配置される。複数のプラネタリギア64Aは、サンギア62Aおよびリングギア66Aと噛み合う。キャリア64Bは、複数のプラネタリギア64Aのそれぞれを軸方向に貫通するプラネタリピン64Cを介して複数のプラネタリギア64Aを回転可能に支持する。別の例では、プラネタリピン64Cは、複数のプラネタリギア64Aと一体に回転し、キャリア64Bに回転可能に支持されていてもよい。
第1の減速機構48は、第1の出力体64の回転を減速して合力部材42に伝達する。第1の減速機構48は、第2の遊星歯車機構48Aを含む。第2の遊星歯車機構48Aは、第1の遊星歯車機構36と同軸に設けられている。第2の遊星歯車機構48Aは、第1の遊星歯車機構36の軸方向において第1の遊星歯車機構36と隣り合う位置に配置される。
第2の遊星歯車機構48Aは、第2の入力体68、第2の出力体70、および、第2の伝達体72を含む。
第2の入力体68には、第1の出力体64の回転が入力される。第2の入力体68は、第1の出力体64と連結されるサンギア68Aを含む。サンギア68Aは、第1の出力体64の外周部に設けられ、第1の出力体64と一体に回転する。第2の入力体68のサンギア68Aの歯数は、第1の入力体62のサンギア62Aの歯数と等しいことが好ましい。
第2の入力体68には、第1の出力体64の回転が入力される。第2の入力体68は、第1の出力体64と連結されるサンギア68Aを含む。サンギア68Aは、第1の出力体64の外周部に設けられ、第1の出力体64と一体に回転する。第2の入力体68のサンギア68Aの歯数は、第1の入力体62のサンギア62Aの歯数と等しいことが好ましい。
第2の出力体70は、第2の入力体68と噛み合うプラネタリギア70A、および、プラネタリギア70Aを回転可能に支持するキャリア70Bを含む。第2の遊星歯車機構48Aは、複数のプラネタリギア70Aを備えることが好ましい。キャリア70Bは、複数のプラネタリギア70Aのそれぞれを軸方向に貫通するプラネタリピン70Cを介して複数のプラネタリギア70Aを回転可能に支持する。別の例では、プラネタリピン70Cは、複数のプラネタリギア70Aと一体に回転し、キャリア70Bに回転可能に支持されていてもよい。
第2の出力体70のプラネタリギア70Aの歯数は、第1の出力体64のプラネタリギア64Aの歯数と等しいことが好ましい。第2の出力体70には、外周部にギア70Dが設けられている。ギア70Dは、第2の出力体70と同軸に設けられている。ギア70Dは、合力部材42の外周部に設けられているギア60に噛み合わせられている。すなわち、第2の出力体70は、合力部材42に回転を伝達する。ギア70Dとギア60とは、減速機構を構成する。第2の出力体70の回転は、減速して合力部材42に伝達されるのが好ましい。ギア70Dとギア60との間に、他のギアを介して、第2の出力体70から合力部材42に回転を伝達してもよく、環状の部材によって第2の出力体70から合力部材42に回転を伝達する構成としてもよい。環状の部材は、例えば第2の出力体70と合力部材42とに巻き掛けられるベルトである。ギア70Dとギア60との間に、他のギアを介して、または、環状の部材によって第2の出力体70から合力部材42に回転を伝達したりして、第2の出力体70の回転方向と合力部材42の回転方向とが同じ方向になる場合には、第1のモータ38および第2のモータ40の駆動方向と、第1のワンウェイクラッチ52および第2のワンウェイクラッチ54の向きとを反対にすればよい。第1のモータ38のトルクおよびクランク軸32に加えられたトルクは、合力部材42において合力される。第1のモータ38の回転は、第1の遊星歯車機構36において変速された後、合力部材42に伝達される。クランク軸32に加えられた回転は、変速されずに合力部材42に伝達される。
第2の伝達体72は、第2の入力体68の回転を第2の出力体70に伝達する。第2の伝達体72は、第2の出力体70と噛み合うリングギア72Aを含む。第2の伝達体72のリングギア72Aの歯数は、第1の伝達体66のリングギア66Aの歯数と等しいことが好ましい。第1の伝達体66および第2の伝達体72は、同期して回転できるように一体化されている。このため、第2の伝達体72は、ハウジング44に対して第1の方向に回転可能であり、ハウジング44に対して第2の方向に回転不能である。第1の伝達体66および第2の伝達体72は、一体に形成されていてもよく、別体で形成されて、連結することによって一体化されてもよい。
第1のモータ38は、ハウジング44に支持される。第1のモータ38は、出力軸と本体38Aとを含む。本体38Aは、ロータおよびステータを含む(いずれも図示略)。伝達部材46は、第1のモータ38の出力軸を含む。伝達部材46は、第1のモータ38の回転を第1の入力体62に伝達する。すなわち、第1のモータ38は、第1の入力体62を回転可能である。第1のモータ38は、第1の遊星歯車機構36と同軸に設けられている。第1のモータ38は、第1の遊星歯車機構36の軸方向において第1の遊星歯車機構36を挟んで第1の減速機構48と反対側に配置される。
第2のモータ40は、第1の伝達体66を回転可能である。第2のモータ40は、ハウジング44に支持される。第2のモータ40は、本体40Aと出力軸40Bとを含む。本体40Aは、ロータおよびステータを含む(いずれも図示略)。第2のモータ40は、第1のモータ38の径方向の外側に配置される。第2のモータ40の回転軸線は、第1のモータ38の回転軸線と平行に設けられている。第2のモータ40の出力軸40Bには、ギア40Cが設けられている。第2のモータ40の回転は、第2の減速機構50を介して第1の伝達体66に伝達される。ギア40Cは、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力が伝達されてモータ40が回転することを阻止するために、ワンウェイクラッチを介して出力軸40Bに連結されてもよい。
第2の減速機構50は、第2のモータ40の回転を減速して第1の伝達体66に伝達する。第2の減速機構50は、第2のモータ40の出力軸40Bに設けられるギア40Cと、外周部にギア74Aを備える支持体74と、第1の伝達体66の外周部に設けられるギア66Bとを含む。ギア74Aは、支持体74と同軸に設けられ、支持体74と一体に回転する。支持体74は、軸であり、回転可能にハウジング44に支持されている。支持体74は、ハウジング44に固定され、ギア74Aを回転可能に支持してもよい。ギア74Aは、ギア40Cと噛み合う。ギア74Aは、ギア66Bに噛み合う。ギア66Bは、第1の伝達体66と同軸に設けられている。ギア74Aの歯数は、ギア40Cの歯数よりも多い。ギア66Bの歯数は、ギア74Aの歯数よりも多い。第2の減速機構50は、ギア74Aを省略して、ギア40Cとギア66Bとを噛み合わせてもよい。この場合、第2のモータ40の駆動方向を反対にすればよい。第2の減速機構50に含まれるギアの数は限定されない。
ドライブユニット30は、トルクセンサ76、および、回転速度センサ(図示略)をさらに含む。トルクセンサ76は、例えば、歪ゲージ、半導体歪センサ、または、磁歪センサである。トルクセンサ76は、合力部材42の中空軸58に取り付けられる。トルクセンサ76は、合力部材42にかかるトルクを検出する。
クランク軸32の回転が合力部材42に伝達され、第1のモータ38および第2のモータ40の回転が合力部材42に伝達されない場合、トルクセンサ76は、クランク軸32に入力された人力駆動力を反映した信号を制御装置56に出力する。クランク軸32の回転、第1のモータ38の回転、および、第2のモータ40の回転が合力部材42に伝達される場合、トルクセンサ76は、クランク軸32に入力された人力駆動力と、第1の遊星歯車機構36および第1の減速機構48を介して伝達される第1のモータ38のトルクおよび第2のモータ40のトルクとが合成されたトルクを反映した信号を制御装置56に出力する。
回転速度センサは、クランクの回転速度を検出するケイデンスセンサを含む。ケイデンスセンサは、たとえばクランク軸32に設けられる磁石を検出する。ケイデンスセンサは、リードスイッチまたはホール素子などの磁気検出センサを含む。ケイデンスセンサは、クランク軸32の回転速度に応じた信号を制御装置56に出力する。ケイデンスセンサは、クランクアーム12に設けられる磁石を検出する構成としてもよい。この場合、ケイデンスセンサは、クランクアーム12の回転速度に応じた信号を制御装置56に出力する。回転速度センサは、電動アシスト自転車10のフロントホイールまたはリアホイールの回転速度を検出するスピードセンサをさらに含んでいてもよい。制御装置56は、回転速度センサの検出結果に基づいて、クランクの回転速度を算出する。
制御装置56は、第1のモータ38および第2のモータ40を制御する。制御装置56は、人力駆動力と、クランクの回転速度とに応じて、第1のモータ38および第2のモータ40の回転を制御する。一例では、制御装置56は、トルクセンサ76によって検出された人力駆動力、および、回転速度センサによって検出されたクランクの回転速度および電動アシスト自転車10の走行速度に基づいて、第1のモータ38および第2のモータ40の出力を制御する。
制御装置56は、クランクの回転速度が所定の速度よりも高くなると、第2のモータ40の回転速度を、クランクの回転速度が所定の速度以下のときの回転速度よりも高くなるように制御する。制御装置56は、前記クランクの回転速度に応じて、第2のモータ40の回転速度を連続的に変化させてもよく、段階的に変化させてもよい。制御装置56は、クランクの回転速度が所定の速度以下のとき第2のモータを停止させ、クランクの回転速度が所定の速度よりも高くなると第2のモータを予め定める一定速度で回転させてもよい。
第2のモータ40と第1の遊星歯車機構36の変速比γXとの関係について説明する。なお、変速比γXは、第1の入力体62の回転数に対する第1の出力体64の回転数であり、第1の入力体62の回転が減速されるほど小さくなる。
制御装置56は、第1のモータ38を回転させることによって、第1の入力体62を第1の方向に回転させる。第1の入力体62が第1の方向に回転するとき、合力部材42には電動アシスト自転車10が前進する方向への回転が伝達される。第1の伝達体66がハウジング44に対して回転しないとき、第1の入力体62の回転は減速されて第1の出力体64から第2の入力体68へ出力される。すなわち、第1の遊星歯車機構36の変速比γXは「1」よりも小さい。
制御装置56は、第2のモータ40を回転させることによって、第1の伝達体66を第1の方向に回転させる。第1の伝達体66の第1の方向への回転速度が上昇するほど、第1の遊星歯車機構36の変速比γXは上昇する。第1の伝達体66の第1の方向への回転速度が第1の入力体62と等しくなるとき、第1の遊星歯車機構36の変速比γXは「1」となる。すなわち、制御装置56は、第2のモータ40の回転速度を制御することによって、変速比γXを連続的に変更することができる。第2のモータ40の制御によって、変速比γXは「1」より小さい値から「1」まで変更することができる。
第2のモータ40と第1の減速機構48の変速比γYとの関係について説明する。
第2の伝達体72がハウジング44に対して回転しないとき、第2の入力体68の回転は減速されて第1の出力体64から出力される。すなわち、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは「1」よりも小さい。なお、変速比γYは、第2の入力体68の回転数に対する第2の出力体70の回転数である。
第2の伝達体72がハウジング44に対して回転しないとき、第2の入力体68の回転は減速されて第1の出力体64から出力される。すなわち、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは「1」よりも小さい。なお、変速比γYは、第2の入力体68の回転数に対する第2の出力体70の回転数である。
制御装置56は、第2のモータ40を回転させることによって、第2の伝達体72を第1の方向に回転させる。第2の伝達体72の第1の方向への回転速度が上昇するほど、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは上昇する。第2の伝達体72の第1の方向への回転速度が第2の入力体68と等しくなるとき、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは「1」となる。すなわち、制御装置56は、第2のモータ40の回転速度を制御することによって、変速比γYを連続的に変更することができる。第2のモータ40の制御によって、変速比γYは「1」より小さい値から「1」まで変更することができる。
第1の伝達体66および第2の伝達体72は、一体に回転する。このため、第1の遊星歯車機構36の変速比γXと第1の減速機構48の変速比γYとは相関する。第1の遊星歯車機構36の変速比γXが大きくなるほど、第1の減速機構48の変速比γYは大きくなる。
第1の遊星歯車機構36および第1の減速機構48によって減速された回転は、第2の減速機構50によってさらに減速されて合力部材42に伝達される。すなわち、合力部材42において、第1の出力体64のトルクおよびクランク軸32のトルクが合力される。
ドライブユニット30の作用および効果について説明する。
(1)ドライブユニット30は、第1のモータ38の回転を変速して合力部材42に伝達する第1の遊星歯車機構36を備える。第2のモータ40を駆動することによって、第1の遊星歯車機構36の変速比を変更することができる。この構成によれば、第1のモータ38の回転速度を所定の範囲内に抑制しやすくすることができるので、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。
(1)ドライブユニット30は、第1のモータ38の回転を変速して合力部材42に伝達する第1の遊星歯車機構36を備える。第2のモータ40を駆動することによって、第1の遊星歯車機構36の変速比を変更することができる。この構成によれば、第1のモータ38の回転速度を所定の範囲内に抑制しやすくすることができるので、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。
(2)ドライブユニット30は、第2のワンウェイクラッチ54を備えるので、第2のモータ40への電力が停止しているときであっても、第1のモータ38の回転を第1の遊星歯車機構36から出力することができる。このため、省電力に貢献できる。
(3)ドライブユニット30は、第1の伝達体66と、第2の伝達体72とを一体化しているので、第1のモータ38のトルクに対して第2のモータ40のトルクをより小さくすることができる。
(第2の実施形態)
図2を参照して、第2の実施形態のドライブユニット30について説明する。
図2に示されるように、第1の伝達体66および第2の伝達体72は相対的に回転できるように個別に構成される。
図2を参照して、第2の実施形態のドライブユニット30について説明する。
図2に示されるように、第1の伝達体66および第2の伝達体72は相対的に回転できるように個別に構成される。
第2のワンウェイクラッチ54は、第1の伝達体66とハウジング44との間に設けられている。第2の伝達体72は、ハウジング44に対して相対回転不能に設けられている。このため、第1の遊星歯車機構36は、第1のモータ38から入力される回転を第2のモータ40の回転速度に応じて変速して第1の減速機構48に出力する。第1の減速機構48の第2の遊星歯車機構48Aは、第2の入力体68に入力された回転を、常に一定の減速比で減速して第2の出力体70から出力する。すなわち、第1の遊星歯車機構36の変速比γXは可変であり、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは「1」よりも小さい一定の値である。第2の実施形態のドライブユニット30は、第1の実施の形態の効果に準じた効果を得ることができる。
(変形例)
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用ドライブユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う自転車用ドライブユニットは、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用ドライブユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う自転車用ドライブユニットは、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・各実施形態のドライブユニット30の構成は、例えば、図4〜図8に示すとおり任意に変更可能である。図4は、ドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36および第1の減速機構48の第1の変形例を示している。図4のドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62がリングギア62Xを含み、第1の出力体64がキャリア64Xを含み、第1の伝達体66がサンギア66Xを含む構成である。このような第1の遊星歯車機構36の構成によって、第1のモータ38の回転がリングギア62Xに入力され、キャリア64Xの回転が第1の減速機構48を介して合力部材42に出力される。第1の遊星歯車機構36の変速比γXは、サンギア66Xが回転しない場合、「1」未満である。第2のモータ40は伝達体66に接続される。第1のモータ38は、第1の入力体62を第1の方向に回転させる。第2のモータ40は、第1の伝達体66を第2の方向に回転させる。第1の伝達体66の第1の方向への回転速度が高くなるほど、変速比γXは大きくなる。
・図4に示す第1の減速機構48の第2の遊星歯車機構48Aは、第2の入力体68がリングギア68Xを含み、第2の出力体70がキャリア70Xを含み、第2の伝達体72がサンギア72Xを含む構成であることが好ましい。第1の出力体64の回転は、第2の入力体68に伝達される。第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは、サンギア72Xが回転しない場合、「1」未満である。第2の伝達体72の第1の方向への回転速度が高くなるほど、変速比γYは大きくなる。第2の伝達体72は、第1の伝達体66と一体化されている。第2の伝達体72は、第1の伝達体66と別体で形成され、ハウジングに固定されていてもよい。
・図5は、ドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36の第2の変形例を示している。図5のドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62がキャリア62Yを含み、第1の出力体64がサンギア64Yを含み、第1の伝達体66がリングギア66Yを含む構成である。このような第1の遊星歯車機構36の構成によって、第1のモータ38の回転がキャリア62Yに入力され、キャリア62Yの回転が第1の減速機構48を介して合力部材42に出力される。第1の遊星歯車機構36の変速比γXは、リングギア66Yが回転しない場合、「1」より大きい。第2のモータ40は第1の伝達体66に接続される。第1のモータ38は、第1の入力体62を第1の方向に回転させる。第2のモータ40は、第1の伝達体66を第2の方向に回転させる。第1の伝達体66の第2の方向への回転速度が高くなるほど、変速比γXは大きくなる。第2のワンウェイクラッチ54は、第1の伝達体66のハウジング44に対する第1の方向への回転を規制し、第2の方向への回転を許容する。第1の出力体64は、図3または図4に示す第1の減速機構48に回転を伝達してもよく、ギア70Dに回転を伝達してもよい。
・図6は、ドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36の第3の変形例を示している。図6のドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62がキャリア62Zを含み、第1の出力体64がリングギア64Zを含み、第1の伝達体66がサンギア66Zを含む構成である。このような第1の遊星歯車機構36の構成によって、クランク軸32の回転がキャリア62Zに入力され、リングギア64Zの回転が第1の減速機構48を介して合力部材42に出力される。第1の遊星歯車機構36の変速比γXは、サンギア66Zが回転しない場合、「1」より大きい。第2のモータ40は第1の伝達体66に接続される。第1のモータ38は、第1の入力体62を第1の方向に回転させる。第2のモータ40は、第1の伝達体66を第2の方向に回転させる。第1の伝達体66の第2の方向への回転速度が高くなるほど、変速比γXは大きくなる。第1の出力体64は、図3または図4に示す第1の減速機構48に回転を伝達してもよく、ギア70Dに回転を伝達してもよい。
・図7は、ドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36の第4の変形例を示している。図7のドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62がサンギア62Wを含み、第1の出力体64がリングギア64Wを含み、第1の伝達体66がキャリア66Wを含む構成である。
・図8は、ドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36の第5の変形例を示している。図8のドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62がリングギア62Vを含み、第1の出力体64がサンギア64Vを含み、第1の伝達体66がキャリア66Vを含む構成である。図7および図8に示す第1の遊星歯車機構36の第1の出力体64は、図3または図4に示す第1の減速機構48に回転を伝達してもよく、ギア70Dに回転を伝達してもよい。図7および図8に示す第1の遊星歯車機構36では、第1の出力体64の回転方向と、出力体64の回転方向が逆になるので、第1のモータ38および第2のモータ40の駆動方向を逆方向にするか、第1の出力体64から合力部材42までの動力伝達経路において回転方向を変更する機構を設ければよい。
・各実施形態の第1の減速機構48の構成は任意に変更可能である。例えば、複数の平歯車によって構成する第1の減速機構を採用することもできる。また、第1の減速機構48を、第1の遊星歯車機構36の径方向の外側に配置することもできる。
・各実施形態のドライブユニット30は、第1の減速機構48を含まない形態をとり得る。この場合、例えば、第1の出力体64の外周に形成されるギアと、合力部材42のギア60とを噛み合わせることもできる。
・各実施形態のドライブユニット30は、第2の減速機構50を含まない形態をとり得る。この場合、第2のモータ40のギア40Cを第1の伝達体66のギア66Bに直接噛み合わせ、ギア40Cとギア66Bの歯数を等しくする。
・各実施形態のドライブユニット30は、第1のワンウェイクラッチ52を含まない形態をとりえる。この場合、サンギア62Aを伝達部材46の外周部に形成することもできる。また、第1のワンウェイクラッチ52を、第1の出力体64と第2の入力体68との間に設けてもよく、第2の出力体70とギア70Dとの間に設けてもよく、または、合力部材42とギア60との間に設けてもよい。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力によってモータ40が回転することを阻止することができれば、モータ40の出力軸から合力部材42までの駆動経路のいずれの位置に設けられてもよい。
・各実施形態のドライブユニット30は、クランク軸32を含まない形態を取り得る。この場合、自転車の構成要素としてのクランク軸32がドライブユニット30に設けられている。
・ドライブユニット30が設けられている位置は、任意に変更可能である。一例では、ドライブユニット30は、リアスプロケット20付近に設けられていてもよい。この場合、後輪のハブシェルを合力部材として構成することができる。第1の遊星歯車機構は、後輪のハブシェルに連結される。第1の遊星歯車機構、第1の減構機構、第1のモータおよび第2のモータは、後輪のハブシェル内に設けられる。クランク軸32の回転はリアスプロケット20を介して後輪のハブシェルに伝達される。このため、後輪のハブシェルには、第1の出力体64の回転が伝達され、クランク軸32の回転が第1の遊星歯車機構を介さないで与えられる。
・各実施の形態において、合力部材は、クランク軸32によって構成されてもよい。この場合、合力部材42が省略され、第1の減速機構48の回転がクランク軸32に伝達される。
・各実施の形態において、第2のクラッチ34を省略してもよい。
・各実施の形態において、第1の遊星歯車機構36は、クランク軸32の軸方向において、合力部材42のフロントスプロケット18側の端部に、直接または第1の減速機構48あるいは、第1の減速機構48と他の減速機構を介して連結される構成としてもよい。この場合、トルクセンサ76は、合力部材42およびクランク軸32の連結部と、合力部材42のフロントスプロケット側の端部との間に設けられ、モータ38,40が駆動していても人力駆動力のみを検出することができるようになる。合力部材42のフロントスプロケット18側の端部に第1の減速機構48の回転を伝達する場合、たとえば図2および図3に示すドライブユニット30では、ハウジング44内における第1のモータ38および第2のモータ40と、ギア70Dおよびギア60とのクランク軸32の軸線方向の位置を入れ替えればよい。
・各実施の形態において、第1の遊星歯車機構36は、クランク軸32の軸方向において、合力部材42のフロントスプロケット18側の端部に、直接または第1の減速機構48あるいは、第1の減速機構48と他の減速機構を介して連結される構成としてもよい。この場合、トルクセンサ76は、合力部材42およびクランク軸32の連結部と、合力部材42のフロントスプロケット側の端部との間に設けられ、モータ38,40が駆動していても人力駆動力のみを検出することができるようになる。合力部材42のフロントスプロケット18側の端部に第1の減速機構48の回転を伝達する場合、たとえば図2および図3に示すドライブユニット30では、ハウジング44内における第1のモータ38および第2のモータ40と、ギア70Dおよびギア60とのクランク軸32の軸線方向の位置を入れ替えればよい。
・各実施の形態において、制御装置56は、ハウジング44の外部に設けられていてもよく、自転車のフレームに設けられていてもよい。
30…自転車用ドライブユニット、32…クランク軸、36…第1の遊星歯車機構、38…第1のモータ、40…第2のモータ、42…合力部材、44…ハウジング、46…伝達部材、48…第1の減速機構、48A…第2の遊星歯車機構、50…第2の減速機構、52…第1のワンウェイクラッチ、54…第2のワンウェイクラッチ、56…制御装置、62…第1の入力体、62A…サンギア、64…第1の出力体、64A…プラネタリギア、64B…キャリア、66…第1の伝達体、66A…リングギア、68…第2の入力体、68A…サンギア、70…第2の出力体、70A…プラネタリギア、70B…キャリア、72…第2の伝達体、72A…リングギア。
一対のクランクアーム12は、ドライブユニット30のクランク軸32と一体に回転可能な状態でクランク軸32の両端部のそれぞれに連結される。一対のクランクアーム12は、クランク軸32と共にクランクを構成する。一対のペダル16は、それぞれペダル本体17とペダル軸14を有する。ペダル軸14は、クランクアーム12のそれぞれに連結される。ペダル本体17は、ペダル軸14に対する回転が可能な状態でペダル軸14のそれぞれに支持される。
図2に示されるとおり、第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62、第1の出力体64、および、第1の伝達体66を含む。
第1の入力体62は、第1のモータ38の伝達部材46と連結されるサンギア62Aを含む。サンギア62Aは、伝達部材46の外周に設けられ、伝達部材46と一体に回転可能である。サンギア62Aと伝達部材46との間には、第1のワンウェイクラッチ52が設けられている。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力が伝達されて第1のモータ38が回転することを阻止する。なお、クランク軸32の前転は、電動アシスト自転車10が前進するときのクランク軸32の回転方向である。第1のワンウェイクラッチ52は、例えばローラクラッチである。第1のワンウェイクラッチ52は、伝達部材46が第1の方向に回転する場合に、第1の入力体62の回転速度と伝達部材46の回転速度とが等しいときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達し、第1の入力体62の回転速度が伝達部材46の回転速度よりも高いときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達しないように伝達部材46および第1の入力体62と連結される。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力によって第1のモータ38が回転することを阻止する。
第1の入力体62は、第1のモータ38の伝達部材46と連結されるサンギア62Aを含む。サンギア62Aは、伝達部材46の外周に設けられ、伝達部材46と一体に回転可能である。サンギア62Aと伝達部材46との間には、第1のワンウェイクラッチ52が設けられている。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力が伝達されて第1のモータ38が回転することを阻止する。なお、クランク軸32の前転は、電動アシスト自転車10が前進するときのクランク軸32の回転方向である。第1のワンウェイクラッチ52は、例えばローラクラッチである。第1のワンウェイクラッチ52は、伝達部材46が第1の方向に回転する場合に、第1の入力体62の回転速度と伝達部材46の回転速度とが等しいときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達し、第1の入力体62の回転速度が伝達部材46の回転速度よりも高いときに、伝達部材46の回転を第1の入力体62に伝達しないように伝達部材46および第1の入力体62と連結される。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力によって第1のモータ38が回転することを阻止する。
第2のモータ40は、第1の伝達体66を回転可能である。第2のモータ40は、ハウジング44に支持される。第2のモータ40は、本体40Aと出力軸40Bとを含む。本体40Aは、ロータおよびステータを含む(いずれも図示略)。第2のモータ40は、第1のモータ38の径方向の外側に配置される。第2のモータ40の回転軸線は、第1のモータ38の回転軸線と平行に設けられている。第2のモータ40の出力軸40Bには、ギア40Cが設けられている。第2のモータ40の回転は、第2の減速機構50を介して第1の伝達体66に伝達される。ギア40Cは、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力が伝達されて第2のモータ40が回転することを阻止するために、ワンウェイクラッチを介して出力軸40Bに連結されてもよい。
制御装置56は、クランクの回転速度が所定の速度よりも高くなると、第2のモータ40の回転速度を、クランクの回転速度が所定の速度以下のときの回転速度よりも高くなるように制御する。制御装置56は、前記クランクの回転速度に応じて、第2のモータ40の回転速度を連続的に変化させてもよく、段階的に変化させてもよい。制御装置56は、クランクの回転速度が所定の速度以下のとき第2のモータを停止させ、クランクの回転速度が所定の速度よりも高くなると第2のモータ40を予め定める一定速度で回転させてもよい。
第2のモータ40と第1の遊星歯車機構36の変速比γXとの関係について説明する。なお、変速比γXは、第1の入力体62の回転数に対する第1の出力体64の回転数の比率であり、第1の入力体62の回転が減速されるほど小さくなる。
第2のモータ40と第1の減速機構48の変速比γYとの関係について説明する。
第2の伝達体72がハウジング44に対して回転しないとき、第2の入力体68の回転は減速されて第1の出力体64から出力される。すなわち、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは「1」よりも小さい。なお、変速比γYは、第2の入力体68の回転数に対する第2の出力体70の回転数の比率である。
第2の伝達体72がハウジング44に対して回転しないとき、第2の入力体68の回転は減速されて第1の出力体64から出力される。すなわち、第2の遊星歯車機構48Aの変速比γYは「1」よりも小さい。なお、変速比γYは、第2の入力体68の回転数に対する第2の出力体70の回転数の比率である。
・図8は、ドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36の第5の変形例を示している。図8のドライブユニット30の第1の遊星歯車機構36は、第1の入力体62がリングギア62Vを含み、第1の出力体64がサンギア64Vを含み、第1の伝達体66がキャリア66Vを含む構成である。図7および図8に示す第1の遊星歯車機構36の第1の出力体64は、図3または図4に示す第1の減速機構48に回転を伝達してもよく、ギア70Dに回転を伝達してもよい。図7および図8に示す第1の遊星歯車機構36では、第1の出力体64の回転方向と、第1の入力体62の回転方向が逆になるので、第1のモータ38および第2のモータ40の駆動方向を逆方向にするか、第1の出力体64から合力部材42までの動力伝達経路において回転方向を変更する機構を設ければよい。
・各実施形態のドライブユニット30は、第1のワンウェイクラッチ52を含まない形態をとりえる。この場合、サンギア62Aを伝達部材46の外周部に形成することもできる。また、第1のワンウェイクラッチ52を、第1の出力体64と第2の入力体68との間に設けてもよく、第2の出力体70とギア70Dとの間に設けてもよく、または、合力部材42とギア60との間に設けてもよい。第1のワンウェイクラッチ52は、クランク軸32を前転させるときの人力駆動力によって第1のモータ38が回転することを阻止することができれば、第1のモータ38の出力軸から合力部材42までの駆動経路のいずれの位置に設けられてもよい。
30…ドライブユニット(自転車用ドライブユニット)、32…クランク軸、36…第1の遊星歯車機構、38…第1のモータ、40…第2のモータ、42…合力部材、44…ハウジング、46…伝達部材、48…第1の減速機構、48A…第2の遊星歯車機構、50…第2の減速機構、52…第1のワンウェイクラッチ、54…第2のワンウェイクラッチ、56…制御装置、62…第1の入力体、62A…サンギア、64…第1の出力体、64A…プラネタリギア、64B…キャリア、66…第1の伝達体、66A…リングギア、68…第2の入力体、68A…サンギア、70…第2の出力体、70A…プラネタリギア、70B…キャリア、72…第2の伝達体、72A…リングギア。
Claims (20)
- 第1の入力体、第1の出力体、および、前記第1の入力体の回転を前記第1の出力体に伝達する第1の伝達体を含む第1の遊星歯車機構と、
前記第1の入力体を回転可能な第1のモータと、
前記第1の伝達体を回転可能な第2のモータと、
前記第1の出力体の回転が伝達され、かつ人力駆動力による回転が前記第1の遊星歯車機構を介さないで与えられる合力部材とを含む、自転車用ドライブユニット。 - 前記合力部材は、クランク軸の軸心まわりに設けられ、前記クランク軸の軸心まわりに回転可能である、請求項1に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1のモータの回転を前記第1の入力体に伝達する伝達部材をさらに含む、請求項1または2に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記伝達部材は、前記第1のモータの出力軸を含む、請求項3に記載の自転車用ドライブユニット。
- 第1のワンウェイクラッチをさらに含み、
前記第1のワンウェイクラッチは、前記伝達部材が第1の方向に回転する場合に、前記第1の入力体の回転速度と前記伝達部材の回転速度とが等しいときに、前記伝達部材の回転を前記第1の入力体に伝達し、前記第1の入力体の回転速度が前記伝達部材の回転速度よりも高いときに、前記伝達部材の回転を前記第1の入力体に伝達しないように前記伝達部材および前記第1の入力体と連結される、請求項3または4に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記第1の出力体の回転を減速して前記合力部材に伝達する第1の減速機構をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1の減速機構は、前記第1の出力体の回転が入力される第2の入力体、前記合力部材に回転を伝達する第2の出力体、および、前記第2の入力体の回転を前記第2の出力体に伝達する第2の伝達体を含む第2の遊星歯車機構を含む、請求項6に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1の伝達体および前記第2の伝達体は、同期して回転できるように一体化されている、請求項7に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1の伝達体および前記第2の伝達体は相対的に回転できるように個別に構成される、請求項7に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第2の入力体は、前記第1の出力体と連結されるサンギアを含み、
前記第2の出力体は、前記第2の入力体と噛み合うプラネタリギア、前記プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアを含み、
前記第2の伝達体は、前記第2の出力体と噛み合うリングギアを含む、請求項7〜9のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記第1の入力体は、前記第1のモータと連結されるサンギアを含み、
前記第1の出力体は、前記第1の入力体と噛み合うプラネタリギア、および、前記プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアを含み、
前記第1の伝達体は、前記第1の出力体と噛み合うリングギアを含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記第2のモータの回転を減速して前記第1の伝達体に伝達する第2の減速機構をさらに備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1の遊星歯車機構、前記第1のモータおよび前記第2のモータが設けられているハウジングをさらに備える、請求項1〜12のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第2の伝達体は、前記ハウジングに対して相対回転不能に設けられている、請求項9を引用する請求項13に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1の伝達体の所定の方向への回転を阻止する第2のワンウェイクラッチをさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1のモータおよび前記第2のモータを制御する制御装置をさらに含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記制御装置は、人力駆動力と、クランクの回転速度とに応じて、前記第1のモータおよび前記第2のモータの回転を制御する、請求項16に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記制御装置は、前記クランクの回転速度が所定の速度よりも高くなると、前記第2のモータの回転速度を、前記クランクの回転速度が所定の速度以下のときの回転速度よりも高くなるように制御する、請求項17に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記制御装置は、前記クランクの回転速度に応じて、前記第2のモータの回転速度を連続的に変化させる、請求項17または18に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記クランク軸をさらに含む、請求項2および請求項2を直接または間接的に引用する請求項3〜19のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
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