JP2017149232A - Gear change stage switching device and bicycle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gear change stage switching device which eliminates the need for replacement work and adjustment work of wires, minimizes an increase in manufacturing costs, and requires only a small mounting space.SOLUTION: Provided is a gear change stage switching device 30 to be mounted to a bicycle, on which an internal transmission is disposed having a gear change stage switching body 26 for switching gear change stages by retracting from a central part or the outer periphery of an axle 25 along a shaft center X direction of the axle 25, on a hub 16 of a rear wheel. The gear change stage switching device includes: a gear change stage switching motor 33 for generating drive power for switching gear change stages; and a deceleration mechanism for decelerating rotation of the gear change stage switching motor 33. On the deceleration mechanism, a driving output body 40 is disposed to which decelerated force is transmitted and output and which is linked to the gear change stage switching body 26 in order to be moved, so that rotational drive power transmitted from the gear change stage switching motor 33 to the driving output body 40 is transmitted to the gear change stage switching body 26 not only in a direction retracting from/advancing into the axle but also in a direction projecting from the axle.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は変速段切換装置および自転車に関する。   The present invention relates to a gear position switching device and a bicycle.

自転車においては、後輪のハブに内装変速機を備えたものがある。この種の内装変速機は、例えば特許文献1、2などに開示されている。この内装変速機は、後輪に回転自在に配設された後ハブ内に、互いにギア比が異なる複数の駆動力伝達経路を有する遊星ギア機構などの変速機構が設けられ、駆動力伝達経路を切り換えることで複数段(例えば、低速段、中速段、高速段の三段など)に変速可能である。   Some bicycles have an internal transmission on the rear wheel hub. This type of internal transmission is disclosed in, for example, Patent Documents 1 and 2. In this internal transmission, a transmission mechanism such as a planetary gear mechanism having a plurality of driving force transmission paths having different gear ratios is provided in a rear hub rotatably disposed on a rear wheel. By switching, it is possible to shift to a plurality of stages (for example, three stages of a low speed stage, a medium speed stage, and a high speed stage).

変速操作を行うために、後輪の車軸から軸心方向に沿って出退するプッシュロッドなどの変速段切換体(操作部材とも称せされる)が設けられている。また、この変速段切換体を駆動するために、切換レバーを備えてベルクランクとも称せられる変速段伝達機構が、変速段切換体が出退する車軸の一端部近傍に配設されている。前記切換レバーは変速用ワイヤの一端部に連結されている。変速用ワイヤの他端部は、ハンドルに取り付けられて搭乗者により操作される変速用操作部に連結されている。変速動作を容易に行えるよう、変速段切換体を初期位置側に付勢する戻しばねが設けられている。また、前記変速用ワイヤは外装ワイヤ(アウタワイヤ)内を移動可能に配設されている。   In order to perform a speed change operation, there is provided a speed change body (also referred to as an operation member) such as a push rod that moves in and out of the rear wheel axle along the axial direction. Further, in order to drive the shift speed switching body, a shift speed transmission mechanism that is provided with a switching lever and is also referred to as a bell crank is disposed in the vicinity of one end portion of the axle from which the shift speed switching body is retracted. The switching lever is connected to one end of the speed change wire. The other end portion of the speed change wire is connected to a speed change operation portion that is attached to the handle and is operated by the passenger. A return spring that urges the shift position switching body toward the initial position is provided so that the shift operation can be easily performed. The speed change wire is disposed so as to be movable in an exterior wire (outer wire).

例えば、低速段から中速段に切り換えるべく、前記変速用操作部を操作する際には、前記戻しばねによる付勢力に抗する力と変速用ワイヤの外装ワイヤに対する摩擦力とを合わせた力よりも大きい力を、指から前記変速用操作部に加えなければならない。したがって、比較的大きな力の負担を搭乗者に強いることとなる。   For example, when operating the speed change operation unit to switch from the low speed stage to the medium speed stage, a force obtained by combining a force against the urging force of the return spring and a frictional force of the speed change wire with respect to the exterior wire is used. Greater force must be applied from the finger to the shifting operation unit. Therefore, a relatively large force burden is imposed on the passenger.

このような搭乗者に対する負担を軽減する方法として、特許文献3には、電動のモータが内蔵されたモータ駆動ユニットを備えた構造が開示されている。モータ駆動ユニットにはワイヤの一端部が連結され、このワイヤの他端部には、変速段切換体を移動させる切換レバーが連結されている。   As a method of reducing the burden on such a passenger, Patent Document 3 discloses a structure including a motor drive unit in which an electric motor is built. One end of a wire is connected to the motor drive unit, and a switching lever for moving the shift speed switching body is connected to the other end of the wire.

例えば、ハンドルなどに、前記モータ駆動ユニットのモータを駆動させる変速用スイッチを取付け、この変速用スイッチと前記モータ駆動ユニットとを電気的に接続する接続コードを設ける。これにより、搭乗者は、変速用スイッチを操作するだけで、内装変速機構の変速動作を行うことができる。したがって、搭乗者は小さな力で変速用スイッチを軽く操作すればよく、搭乗者の負担が軽減される。   For example, a shift switch for driving the motor of the motor drive unit is attached to a handle or the like, and a connection cord for electrically connecting the shift switch and the motor drive unit is provided. Thereby, the passenger can perform the speed change operation of the internal speed change mechanism only by operating the speed change switch. Therefore, the passenger only needs to lightly operate the shift switch with a small force, and the burden on the passenger is reduced.

また、特許文献4には、モータにより内装変速機を駆動させる変速装置などの構造が開示されている。この変速装置では、内装変速機が内蔵されている内蔵変速ハブ(後ハブ)の一側部に、チェーンが架け渡される後輪のスプロケットが組み付けられているとともに、このスプロケットの外側(反対側)に、発電機が配設されている。発電機には、モータや減速機構、ダイナモ、バッテリ、モータ制御部、電力制御回路、などが配設されているとともに、中心部寄り箇所に、回転受部材やハブ装着部が設けられている。また、内蔵変速ハブは、ノッチを有する回転部や非回転部が設けられている特殊な構造とされ、発電機の回転受部材に形成されたタブが内蔵変速ハブの回転部に係合され、発電機のハブ装着部が内蔵変速ハブの非回転部に固定されている。   Patent Document 4 discloses a structure of a transmission device that drives an internal transmission with a motor. In this transmission, a rear wheel sprocket on which a chain is bridged is assembled on one side of a built-in transmission hub (rear hub) incorporating an internal transmission, and the outer side (opposite side) of the sprocket. In addition, a generator is disposed. In the generator, a motor, a speed reduction mechanism, a dynamo, a battery, a motor control unit, a power control circuit, and the like are disposed, and a rotation receiving member and a hub mounting unit are provided near the center. Further, the built-in transmission hub has a special structure in which a rotating part having a notch and a non-rotating part are provided, and a tab formed on the rotation receiving member of the generator is engaged with the rotating part of the built-in transmission hub, The hub mounting portion of the generator is fixed to the non-rotating portion of the built-in transmission hub.

また、ハンドルに、アップシフトスイッチなどが設けられている入力デバイスが取り付けられており、前記アップシフトスイッチを搭乗者が操作するだけで、内装変速機構の変速動作を行うことができる。したがって、搭乗者は小さな力で前記アップシフトスイッチを軽く操作すればよく、搭乗者の負担が軽減される。   In addition, an input device provided with an upshift switch or the like is attached to the handle, and the shift operation of the internal transmission mechanism can be performed only by operating a passenger by operating the upshift switch. Therefore, the passenger only needs to lightly operate the upshift switch with a small force, and the burden on the passenger is reduced.

実開平2−26996号公報Japanese Utility Model Publication No. 2-26996 特開2004−262435号公報JP 2004-262435 A 特開2001−191975号公報JP 2001-191975 A 特開2013−121834号公報JP 2013-121834 A

しかしながら、上記特許文献3の構造においては、モータ駆動ユニットと、変速段切換体を移動させる切換レバーとの間にはワイヤが配設されており、ワイヤを介して、切換レバーや変速段切換体を移動させる構成である。したがって、長期間の使用によりワイヤが劣化した場合に、ワイヤの交換作業や調整作業が必要となる。また、ワイヤを配設するためのスペースも必要となり、小型化し難いという課題も生じる。   However, in the structure of Patent Document 3 described above, a wire is disposed between the motor drive unit and the switching lever that moves the gear stage switching body, and the switching lever and the gear stage switching body are connected via the wire. It is the structure which moves. Therefore, when the wire deteriorates due to long-term use, wire replacement work and adjustment work are required. In addition, a space for arranging the wires is required, and there is a problem that it is difficult to reduce the size.

また、上記特許文献4の構造においては、内蔵変速ハブが発電機やスプロケットに係合したり固定されたりする特殊な構造であるため、製造コストが極めて高価となる。また、前記発電機は大型でかつ大重量となり易いため、取付スペースが多大となる。   Moreover, in the structure of the said patent document 4, since a built-in transmission hub is a special structure which engages or is fixed to a generator and a sprocket, manufacturing cost becomes very expensive. Moreover, since the said generator is large sized and tends to become a heavy weight, an installation space becomes large.

本発明は上記課題を解決するもので、ワイヤの交換作業や調整作業が不要となるとともに、製造コストの上昇を最小限に抑えることができ、しかも、取付スペースも少なくて済む変速段切換装置および自転車を提供することを目的とするものである。   The present invention solves the above-described problems, and eliminates the need for wire replacement work and adjustment work, minimizes the increase in manufacturing cost, and reduces the mounting space, and The purpose is to provide a bicycle.

上記課題を解決するために、本発明は、後輪のハブに、車軸の中心部または外周から車軸の軸心方向に沿って出退して変速段を切り換える変速段切換体を有する内装変速機が設けられた自転車に取付けられる変速段切換装置であって、変速段切換用の駆動力を発生する変速段切換用モータと、変速段切換用モータの回転を減速する減速機構と、を備え、前記減速機構に、減速された力が伝達されて出力され、前記変速段切換体に連動させる駆動用出力体が設けられ、前記変速段切換用モータから前記駆動用出力体に伝達された回転駆動力が、前記変速段切換体に、車軸内に退入する方向だけでなく車軸から突出する方向にも伝達されるよう構成されていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal transmission having a shift stage switching body that switches back and forth along the axial direction of the axle from the center or outer periphery of the axle on the rear wheel hub. A shift stage switching device attached to a bicycle provided with a shift stage switching motor that generates a driving force for shifting the shift stage, and a speed reduction mechanism that decelerates rotation of the shift stage switching motor, A rotational output transmitted from the gear for switching to the drive output body is provided from the gear for switching to the gear stage by providing a driving output body for transmitting the deceleration force to the speed reduction mechanism and outputting it. The force is configured to be transmitted to the shift stage switching body not only in the direction of retracting into the axle but also in the direction of protruding from the axle.

この構成によれば、変速段切換用モータが駆動されると、減速機構により変速段切換用モータの回転力が減速されて駆動用出力体に伝達され、この駆動用出力体により変速段切換体が移動される。これにより、内装変速機の変速段を変速することが可能となる。この場合に、変速段切換用モータからの駆動力がワイヤを介することなく駆動用出力体および変速段切換体に伝達されているので、ワイヤの交換作業や調整作業が不要となる。また、ワイヤを配設するためのスペースも不要であるため、当該変速段切換装置を小型化し易い。さらに、前記変速段切換用モータから前記駆動用出力体に伝達された回転駆動力が、前記変速段切換体に、車軸内に退入する方向だけでなく車軸から突出する方向にも伝達されるよう構成することにより、前記変速段切換体に対して車軸から突出する方向にも回転駆動力が加えられて、変速動作を、より確実に行うことができる。   According to this configuration, when the shift speed switching motor is driven, the rotational force of the shift speed switching motor is decelerated by the speed reduction mechanism and transmitted to the drive output body, and the shift speed switching body is transmitted by the drive output body. Is moved. Thereby, it becomes possible to change the speed of the internal transmission. In this case, since the driving force from the gear changing motor is transmitted to the driving output member and the gear changing member without passing through the wire, the wire replacement work and adjustment work are not required. In addition, since a space for arranging the wires is not necessary, it is easy to downsize the gear position switching device. Further, the rotational driving force transmitted from the shift speed switching motor to the drive output body is transmitted to the shift speed switching body not only in the direction of retracting into the axle but also in the direction of protruding from the axle. With this configuration, a rotational driving force is also applied to the shift stage switching body in a direction protruding from the axle, so that the shift operation can be performed more reliably.

なお、前記駆動用出力体と前記変速段切換体とが連結ヒンジ部を介して連結されている構成としたり、前記変速段切換体の車軸から突出する箇所に歯部を形成し、前記駆動用出力体に出力用歯部を形成し、前記駆動用出力体の出力用歯部と前記変速段切換体の歯部とを噛み合わせる構成としたりすると好適である。   The drive output body and the gear stage switching body are connected via a connecting hinge part, or a tooth portion is formed at a location protruding from the axle of the gear stage switching body. It is preferable that an output tooth portion is formed on the output body, and the output tooth portion of the drive output body and the gear portion of the shift speed switching body are engaged with each other.

また、本発明は、前記駆動用出力体に磁石が取り付けられ、磁石に対向可能な箇所に、磁石の磁力によって前記駆動用出力体の位置を検知する位置検知センサが設けられ、前記位置検知センサがリニアホール素子であり、変速段位置だけでなく変速段の中間位置も1つのリニアホール素子で検知可能であることを特徴とする。また、変速段切換用モータが基板に設けられ、基板に、変速段切換用モータに着脱自在の変速段切換用モータ接続用端子が直付けされていると好適である。   According to the present invention, a magnet is attached to the driving output body, and a position detection sensor that detects the position of the driving output body by a magnetic force of the magnet is provided at a position that can face the magnet, and the position detection sensor Is a linear Hall element, and not only the gear position but also the intermediate position of the gear stage can be detected by one linear Hall element. Further, it is preferable that a speed change motor is provided on the board, and a speed change motor connection terminal that is detachably attached to the speed change motor is directly attached to the board.

また、本発明は、前記変速段切換体が車軸から突出する方向に付勢され、前記変速段切換用モータと前記減速機構とが外殻部内に収容され、前記駆動用出力体に前記変速段切換体の付勢力に抗する負荷が作用するように変速段切換用モータが駆動される際に、前記減速機構に設けられた円筒ウォームとこの円筒ウォームに噛み合うウォームホイールなどの歯車の歯部に、変速段切換用モータから伝達された駆動力のスラスト反力が外殻部に作用するよう構成したことを特徴とする。   In the present invention, the shift stage switching body is urged in a direction protruding from the axle, the shift stage switching motor and the speed reduction mechanism are accommodated in an outer shell, and the drive output body includes the shift stage. When a gear for switching gear stage is driven so that a load against the urging force of the switching body is applied, a cylindrical worm provided in the speed reduction mechanism and a tooth portion of a gear such as a worm wheel meshing with the cylindrical worm The thrust reaction force of the driving force transmitted from the gear for changing gear stage is configured to act on the outer shell portion.

また、本発明の変速段切換装置を自転車に備えることが好適であり、これにより、例えば、ハンドルなどに、変速段切換用モータを駆動させる変速用のスイッチなどを設けることで、前記スイッチを搭乗者が操作するだけで、内装変速機構の変速動作を行うことができる。また、前記変速段切換装置はワイヤが不要であるため、コンパクトに構成できる。したがって、前記変速段切換装置を、後輪の車軸における前記変速段切換体の出退箇所の近傍に容易に配設することが可能となる。   In addition, it is preferable that the bicycle is provided with the shift speed switching device of the present invention, whereby, for example, a switch for driving a shift speed switching motor or the like is provided on a handle or the like so that the switch is mounted. The gear shifting operation of the internal speed change mechanism can be performed only by an operator's operation. Further, since the gear change device does not require a wire, it can be made compact. Therefore, it is possible to easily dispose the gear stage switching device in the vicinity of the exit / retreat position of the gear stage switching body on the axle of the rear wheel.

また、前記変速段切換用モータを、前記変速段切換用モータおよび減速機構を収容する外殻部の金属部分に接触した状態、または、自転車のフレームに直接にもしくは間接的に接触した状態で配設すると好適であり、この場合には、変速段切換用モータから発生する熱を外殻部の金属部分や自転車のフレームに逃がすことができて、自転車としての信頼性を向上させることができる。   In addition, the gear for switching the gear position is arranged in contact with the metal portion of the outer shell housing the gear for switching gear position and the speed reduction mechanism, or in contact with the bicycle frame directly or indirectly. In this case, the heat generated from the gear for changing gears can be released to the metal part of the outer shell or the frame of the bicycle, and the reliability of the bicycle can be improved.

また、当該自転車が、補助駆動力を発生するモータとこのモータに給電するバッテリとを備えた電動自転車であり、前記バッテリから前記変速段切換用モータにも給電される構成とすれば好適である。   Further, it is preferable that the bicycle is an electric bicycle including a motor that generates an auxiliary driving force and a battery that supplies power to the motor, and that the power is also supplied from the battery to the gear for switching gears. .

さらに、自転車の走行負荷状態を検知する走行負荷状態検知手段が設けられ、前記走行負荷状態に応じて、前記変速段切換用モータを駆動させるように制御する制御部を備えると好適であり、この構成によれば、自転車の走行負荷状態に応じて前記変速段切換用モータが駆動されて自動的に内装変速機が変速される。   Furthermore, it is preferable that a traveling load state detection unit for detecting a traveling load state of the bicycle is provided, and a control unit that controls to drive the shift speed switching motor according to the traveling load state is preferable. According to the configuration, the shift speed switching motor is driven in accordance with the traveling load state of the bicycle, and the internal transmission is automatically shifted.

本発明によれば、変速段切換用の駆動力を発生する変速段切換用モータと、変速段切換用モータの回転を減速する減速機構と、を備え、前記減速機構に、減速された力が伝達されて出力され、前記変速段切換体に連結されて移動させる駆動用出力体が設けられていることにより、ワイヤを用いることなく、内装変速機の変速段を変速することが可能となる。この結果、ワイヤの交換作業や調整作業が不要となるとともに、ワイヤを配設するためのスペースも不要であるために当該変速段切換装置を小型化し易い。また、前記変速段切換用モータから前記駆動用出力体に伝達された回転駆動力が、前記変速段切換体に、車軸内に退入する方向だけでなく車軸から突出する方向にも伝達されるよう構成することにより、後輪のハブに設けた内装変速機に、変速段切換体を車軸から突出するように付勢する移動部材付勢部材(戻しばね)を省いたり、前記移動部材付勢部材(戻しばね)の付勢力が経年変化により劣化した場合でも、確実に変速を行ったりすることができる利点がある。また、前記内装変速機としては遊星歯車機構が用いられることが多いが、この遊星歯車機構に設けられている遊星歯車に大きなトルクが作用した場合でも、変速段を低速段側に良好に切り換えることができる利点もある。   According to the present invention, there is provided a shift speed switching motor that generates a shift speed switching driving force, and a speed reduction mechanism that decelerates the rotation of the speed shift speed switching motor. By providing a drive output body that is transmitted and output and is connected to and moved by the gear stage switching body, the gear stage of the internal transmission can be shifted without using a wire. As a result, wire replacement work and adjustment work are not necessary, and a space for arranging the wires is not necessary, so that the gear position switching device can be easily downsized. In addition, the rotational driving force transmitted from the shift speed switching motor to the drive output body is transmitted to the shift speed switching body not only in the direction of retracting into the axle but also in the direction of protruding from the axle. By configuring as described above, a moving member urging member (return spring) that urges the shift stage switching body so as to protrude from the axle is omitted from the internal transmission provided on the hub of the rear wheel, or the moving member urging member is urged. Even when the urging force of the member (return spring) is deteriorated due to secular change, there is an advantage that the gear can be reliably shifted. In many cases, a planetary gear mechanism is used as the internal transmission. Even when a large torque is applied to the planetary gear provided in the planetary gear mechanism, the gear stage can be favorably switched to the low speed side. There is also an advantage that can be.

また、変速段切換用モータを基板に設け、基板に、変速段切換用モータに着脱自在の変速段切換用モータ接続用端子が直付けすることで、変速段切換用モータを基板に取り付ける際に、変速段切換用モータ接続用端子に装着するだけで済み、変速段切換用モータの端子をはんだ付けしなくても済む。   In addition, when the speed change motor is mounted on the board, the speed change motor is provided on the board, and the speed change motor connection terminal is detachably attached to the speed change motor. Therefore, it is only necessary to attach to the gear change motor connecting terminal, and it is not necessary to solder the gear change motor terminal.

また、前記変速段切換体が車軸から突出する方向に付勢され、前記変速段切換用モータと前記減速機構とが外殻部内に収容され、前記駆動用出力体に前記変速段切換体の付勢力に抗する負荷が作用するように変速段切換用モータが駆動される際に、前記減速機構に設けられた円筒ウォームとこの円筒ウォームに噛み合うウォームホイールなどの歯車の歯部に、変速段切換用モータから伝達された駆動力のスラスト反力が外殻部に作用するよう構成することで、駆動力を伝達するウォームホイールと円筒ウォームとなどの歯車の歯部同士を良好な伝達効率で接触させることが可能となる。   Further, the shift speed switching body is biased in a direction protruding from the axle, the shift speed switching motor and the speed reduction mechanism are accommodated in an outer shell portion, and the shift speed switching body is attached to the drive output body. When the speed change motor is driven so that a load against the force acts, the gear change is performed between the cylindrical worm provided in the speed reduction mechanism and the tooth portion of a gear such as a worm wheel meshing with the cylindrical worm. By configuring the thrust reaction force of the driving force transmitted from the motor for the outer shell to contact the gear teeth such as the worm wheel and cylindrical worm that transmits the driving force with good transmission efficiency It becomes possible to make it.

また、前記変速段切換用モータを、前記変速段切換用モータおよび減速機構を収容する外殻部の金属部分に接触した状態、または、自転車のフレームに直接にもしくは間接的に接触した状態で配設することにより、変速段切換用モータから発生する熱を自転車のフレームに逃がすことができて、自転車としての信頼性を向上させることができる。   In addition, the gear for switching the gear position is arranged in contact with the metal portion of the outer shell housing the gear for switching gear position and the speed reduction mechanism, or in contact with the bicycle frame directly or indirectly. By installing, the heat generated from the gear for changing gears can be released to the frame of the bicycle, and the reliability of the bicycle can be improved.

また、自転車の走行負荷状態を検知する走行負荷状態検知手段を設け、前記走行負荷状態に応じて、前記変速段切換用モータを駆動させるように制御する制御部を備えることにより、この構成によれば、自転車の走行負荷状態に応じて前記変速段切換用モータが駆動されて自動的に内装変速機を変速させることができる。   In addition, according to this configuration, the vehicle is provided with a running load state detecting means for detecting a running load state of the bicycle, and includes a control unit that controls to drive the shift speed switching motor according to the running load state. For example, the internal gearbox can be automatically shifted by driving the shift speed switching motor according to the traveling load state of the bicycle.

本発明の実施の形態に係る変速段切換装置を備えた電動自転車の全体右側面図FIG. 1 is an overall right side view of an electric bicycle equipped with a gear change device according to an embodiment of the present invention. 同電動自転車の部分右側面図Partial right side view of the electric bicycle 同電動自転車のハンドルおよびその近傍箇所を概略的に示す図The figure which shows the handle | steering-wheel of the electric bicycle, and its vicinity location schematically 同電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の部分切欠平面図で、低速段に切り換えられている状態A part of the rear hub of the electric bicycle and a partially cutaway plan view of the gear stage switching device in a state where it is switched to a low speed stage. 同電動自転車の変速段切換装置の内部を示す左側面図Left side view showing the inside of the gear shifting device of the electric bicycle 同変速段切換装置の下面図Bottom view of the same gear stage switching device 同電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の部分切欠平面図で、中速段に切り換えられている状態A part of the rear hub of the same electric bicycle and a partially cutaway plan view of the gear stage switching device in a state where it is switched to a medium speed stage. 同電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の部分切欠平面図で、高速段に切り換えられている状態A part of the rear hub of the electric bicycle and a partially cutaway plan view of the gear stage switching device in a state where it is switched to a high speed stage. 同変速段切換装置の駆動用出力体のアーム部の位置と位置検出センサで検知する磁束密度と関係を示す図The figure which shows the relationship between the position of the arm part of the output body for a drive of the gear stage switching apparatus, and the magnetic flux density detected by a position detection sensor 他の実施の形態に係る電動自転車のブロック図Block diagram of an electric bicycle according to another embodiment その他の実施の形態に係る電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の斜視図A perspective view of a part of a rear hub of an electric bicycle and a gear position switching device according to another embodiment 同電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の切欠平面図で、高速段に切り換えられている状態A part of the rear hub of the electric bicycle and a cut-out plan view of the gear position switching device are switched to the high speed stage. 同電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の側面図Side view of a part of the rear hub of the electric bicycle and the gear position switching device 同電動自転車の後ハブの一部および変速段切換装置の切欠平面図で、低速段に切り換えられている状態A part of the rear hub of the same electric bicycle and a cut-out plan view of the gear position switching device are switched to a low speed stage.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、左右方向とは自転車の一例である電動自転車(電動アシスト自転車とも称せられる)に乗って進行方向に向いた状態で左右になる方向を示すが、以下の構成の左右方向の配置に本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the left and right direction refers to a direction that turns left and right in a state of riding in an electric bicycle (also referred to as an electric assist bicycle) that is an example of a bicycle. The present invention is not limited to this arrangement.

図1、図2における1は本発明の実施の形態に係る変速段切換装置を備えた自転車の一例としての電動自転車である。図1、図2に示すように、この電動自転車1は、ヘッドパイプ2a、前フォーク2b、メインパイプ2c、立パイプ2d、チェーンステー2e、シートステー2fなどからなる金属製のフレーム2と、前フォーク2bの下端に回転自在に取り付けられた前輪3と、チェーンステー2eの後端に回転自在に取り付けられた後輪4と、前輪3の向きを変更するハンドル5と、搭乗者が着座するサドル6と、踏力からなる人力駆動力がかけられるクランク7(クランク軸7aとクランクアーム7bとからなる)およびペダル8と、アシスト力(補助駆動力)を発生させる補助駆動力の駆動源としての電動のモータ9およびこのモータ9を含めた各種の電気的制御を行う制御部などが設けられた駆動ユニット10と、モータ9に駆動用の電力を供給する二次電池などからなるバッテリ12と、ペダル8およびクランク7からの踏力に基づく人力駆動力や駆動ユニット10からの補助駆動力を後輪4に伝達する無端状駆動力伝達体としてのチェーン11などを備えている。なお、バッテリ12は蓄電器の一例であり、二次電池が好適であるが、蓄電器の他の例としてはキャパシタなどであってもよい。また、図1、図2などにおける13はキャリア(荷台)、13aはキャリア支持部材、14はスタンド、14aはスタンド支持板である。   In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 denotes an electric bicycle as an example of a bicycle provided with a shift speed switching device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, this electric bicycle 1 includes a metal frame 2 including a head pipe 2a, a front fork 2b, a main pipe 2c, a standing pipe 2d, a chain stay 2e, a seat stay 2f, and the like, A front wheel 3 rotatably attached to the lower end of the fork 2b, a rear wheel 4 rotatably attached to the rear end of the chain stay 2e, a handle 5 for changing the direction of the front wheel 3, and a saddle on which a passenger sits 6, a crank 7 (comprised of a crankshaft 7 a and a crank arm 7 b) and a pedal 8 to which a manual driving force including a pedaling force is applied, and an electric drive as a driving source of an auxiliary driving force that generates an assisting force (auxiliary driving force) A motor 9 and a drive unit 10 provided with a controller for performing various electrical controls including the motor 9, and power for driving the motor 9. A battery 12 made of a secondary battery, a chain 11 as an endless driving force transmitting body for transmitting a manual driving force based on the pedaling force from the pedal 8 and the crank 7 and an auxiliary driving force from the driving unit 10 to the rear wheel 4 It has. The battery 12 is an example of a battery and a secondary battery is preferable. However, another example of the battery may be a capacitor. In FIG. 1, FIG. 2, etc., 13 is a carrier (loading platform), 13a is a carrier support member, 14 is a stand, and 14a is a stand support plate.

図2、図4などに示すように、電動自転車1の後輪4にはチェーン11に噛み合う後スプロケット15と、後ハブ16とが配設され、この後ハブ16の内部には、内装変速機(図示せず)が配設されている。この内装変速機は、互いにギア比が異なる複数の駆動力伝達経路を有する遊星ギア機構や多段ギア変速機構などの周知の変速機構(例えば、特許文献1、2などに開示されている内装変速機の変速機構)から構成されており、駆動力伝達経路を切り換えることで複数段(例えば、低速段、中速段、高速段の三段など)に変速可能である。   As shown in FIGS. 2 and 4, the rear wheel 4 of the electric bicycle 1 is provided with a rear sprocket 15 that meshes with the chain 11 and a rear hub 16. The rear hub 16 has an internal transmission. (Not shown) is provided. This internal transmission is a known transmission mechanism such as a planetary gear mechanism or a multi-stage gear transmission mechanism having a plurality of driving force transmission paths having different gear ratios (for example, an internal transmission disclosed in Patent Documents 1 and 2). The transmission mechanism can be shifted to a plurality of stages (for example, three stages of a low speed stage, a medium speed stage, and a high speed stage) by switching the driving force transmission path.

また、図3に示すように、ハンドル5の一方側(この実施の形態ではハンドル5の右側)には、変速段を手動で切り換えることが可能な高速側切換スイッチ21Aおよび低速側切換スイッチ21Bが設けられた手元変速段切換装置20が取り付けられている。高速側切換スイッチ21Aは、1回押すたびに現在よりも高速な段数に切り換えられる。つまり、例えば、現在低速段である場合には、1回押すと中速段に切り換えられ、もう1回押すと高速段に切り換えられ、現在中速段である場合には、1回押すと高速速段に切り換えられる。より具体的には、高速側切換スイッチ21Aは、1回押されるたびに高速側の段数への切換指示信号が制御部へ送出される。また、低速側切換スイッチ21Bは、1回押すたびに現在よりも低速な段数に切り換えられる。つまり例えば、現在、高速段である場合には、1回押すと中速段に切り換えられ、もう1回押すと低速段に切り換えられ、現在、中速段である場合には、1回押すと低速段に切り換えられる。より具体的には、低速側切換スイッチ21Bは、1回押されるたびに低速側の段数への切換指示信号が制御部へ送出される。なお、図3に示すように、高速側切換スイッチ21Aや低速側切換スイッチ21Bは、ハンドル5のグリップ(把持部)5aから手を離さなくても指で押して操作できるように配置されている。   Further, as shown in FIG. 3, on one side of the handle 5 (the right side of the handle 5 in this embodiment), there are a high speed side changeover switch 21A and a low speed side changeover switch 21B that can manually change the gear position. The provided near-stage gear position switching device 20 is attached. Each time the high-speed side changeover switch 21A is pressed, the number of stages is changed to a higher number than that at present. That is, for example, if the current low speed stage, press once to switch to the medium speed stage, press again to switch to the high speed stage, and if the current middle speed stage, press once to increase the speed. It can be switched to a fast gear. More specifically, each time the high speed side changeover switch 21A is pressed, a change instruction signal for the number of high speed stages is sent to the control unit. Further, the low speed side change-over switch 21B is switched to a lower speed than the current stage each time it is pressed once. In other words, for example, if the current speed is a high speed, pressing it once will switch it to the medium speed, pressing it once more will switch it to the low speed, and if it is currently the middle speed, pressing it once. Switch to low speed stage. More specifically, each time the low speed side changeover switch 21B is pressed, a change instruction signal for the number of low speed stages is sent to the control unit. As shown in FIG. 3, the high speed side changeover switch 21 </ b> A and the low speed side changeover switch 21 </ b> B are arranged so that they can be operated by pushing with a finger without releasing the hand from the grip (gripping part) 5 a of the handle 5.

また、図3に簡略的に示すように、ハンドル5の他方側(この実施の形態ではハンドル5の左側)には、補助駆動力の追加動作(いわゆるアシスト動作)を電気的にON・OFFするためのスイッチボタン(図示せず)などを備えた補助動作用手元操作部18が取り付けられているが、これに限るものではない。   Further, as schematically shown in FIG. 3, on the other side of the handle 5 (the left side of the handle 5 in this embodiment), an auxiliary driving force adding operation (so-called assist operation) is electrically turned ON / OFF. However, the present invention is not limited to this, although an auxiliary operation hand operation unit 18 including a switch button (not shown) for attaching is attached.

図4は、後輪4の後ハブ16の一部および本発明の実施の形態に係る変速段切換装置の部分切欠平面図であり、低速段に切り換えられている状態を示している。また、図5は同電動自転車の変速段切換装置の内部を示す左側面図、図6は同変速段切換装置の下面図である。   FIG. 4 is a partially cutaway plan view of a part of the rear hub 16 of the rear wheel 4 and the gear stage switching device according to the embodiment of the present invention, and shows a state where the gear is switched to the low speed stage. FIG. 5 is a left side view showing the inside of the speed change device of the electric bicycle, and FIG. 6 is a bottom view of the speed change device.

図4などにおける25は後輪4の車軸であり、この車軸25の中心部には、内装変速機の変速段を切り換える変速段切換体(いわゆるプッシュロッド)26が、車軸25の軸心X方向に沿って出退自在に配設されている。また、この変速段切換体26を駆動するための駆動用出力体40を備えてベルクランクとも称せられる変速段切換装置30が、変速段切換体26が出退する車軸25の一端部(この実施の形態では右端部)近傍に配設されている。   In FIG. 4 and the like, reference numeral 25 denotes an axle of the rear wheel 4, and a shift stage switching body (so-called push rod) 26 for switching the shift stage of the internal transmission is disposed in the center of the axle 25 in the direction of the axis X of the axle 25. It is arrange | positioned so that withdrawal is possible. Further, a gear stage switching device 30, which is also called a bell crank, is provided with a driving output body 40 for driving the gear stage switching body 26, and is connected to one end of the axle 25 (this implementation). In this form, it is arranged near the right end).

変速段切換装置30には金属板製の取付台31が備えられており、取付台31が、後輪4の車軸25とナット27などの固定部材により連結されているチェーンステー2e(フレーム2の一例)の後端部に取り付けられている。なお、チェーンステー2eの後端部には、斜め上方からシートステー2fも溶接などにより一体的に固着されている。取付台31には、車軸25が挿通される孔部(図6参照、一部が開放された長溝形状の孔でもよい)31aと、上部側と下部側の箇所とで折り曲げて形成された回り止め部31b(図4参照)と、が形成されている。そして、孔部31aに車軸25が挿通されてナット27でチェーンステー2eの後端部との間に挟まれた状態で固定されている。また、取付台31の回り止め部31bがチェーンステー2e(フレーム2の一例)の後端部に上方または下方から当接可能な状態で嵌め込まれており、取付台31が車軸25を中心とした周方向に回転しないように規制されている。なお、この実施の形態では、後輪4の車軸25が通されているチェーンステー2eの後端部とナット27との間に、スタンド支持板14aやキャリア支持部材13aの下端部なども挟まれて固定されている。   The gear stage switching device 30 is provided with a metal plate mounting base 31, and the mounting base 31 is connected to the axle 25 of the rear wheel 4 by a fixing member such as a nut 27 (chain stay 2 e (of the frame 2)). (Example) It is attached to the rear end. In addition, the seat stay 2f is also integrally fixed to the rear end portion of the chain stay 2e by welding or the like from obliquely above. The mounting base 31 is formed by bending a hole (see FIG. 6, which may be a long-slotted hole partially opened) 31a through which the axle 25 is inserted, and a bent portion at an upper side and a lower side. A stopper 31b (see FIG. 4) is formed. The axle shaft 25 is inserted into the hole 31a and fixed with the nut 27 sandwiched between the rear end portion of the chain stay 2e. Further, the detent portion 31b of the mounting base 31 is fitted into the rear end portion of the chain stay 2e (an example of the frame 2) so as to be able to contact from above or below, and the mounting base 31 is centered on the axle 25. It is regulated not to rotate in the circumferential direction. In this embodiment, the stand support plate 14a and the lower end of the carrier support member 13a are also sandwiched between the rear end of the chain stay 2e through which the axle 25 of the rear wheel 4 is passed and the nut 27. Is fixed.

また、図示しないが、内装変速機には、変速段切換体26を車軸25から突出する方向に付勢する切換体付勢部材(いわゆる戻しばね)が設けられており、この切換体付勢部材の付勢力により変速段切換体26は車軸25から突出する方向に付勢されている。   Although not shown, the internal transmission is provided with a switching body urging member (so-called return spring) that urges the shift speed switching body 26 in a direction protruding from the axle 25, and this switching body urging member. The gear stage switching body 26 is urged in a direction protruding from the axle 25 by the urging force.

図4〜図6などに示すように、変速段切換装置30は、上述した取付台31と、基板32と、基板32上に載せられた変速段切換用モータ33と、この変速段切換用モータ33が接続された基板32に接続されたコネクタ部34と、変速段切換用モータ33の回転軸に取り付けられた小径のモータ減速歯車35と、このモータ減速歯車35に噛み合う大径の第1減速歯車36と、この第1減速歯車36と一体的に回転する円筒ウォーム37(歯車の1種)と、この円筒ウォーム37に噛み合う大径のウォームホイール38(歯車の1種)と、ウォームホイール38と一体的に回転する小径の第2減速歯車39と、第2減速歯車39にその円弧状歯部40aで噛み合うとともに変速段切換体26の先端部に当接するアーム部40bが設けられた駆動用出力体40と、駆動用出力体40のアーム部40bと変速段切換体26とを連結する連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43と、これらを覆うカバー部材41などを有する。なお、この実施の形態では、モータ減速歯車35、第1減速歯車36、円筒ウォーム37、ウォームホイール38と、第2減速歯車39、駆動用出力体40により、変速段切換用モータ33の回転を減速する減速機構が構成されている。また、取付台31とカバー部材41とにより、変速段切換装置30の外殻部が構成されている。   As shown in FIGS. 4 to 6 and the like, the gear stage switching device 30 includes the above-described mounting base 31, the board 32, the gear stage switching motor 33 placed on the board 32, and the gear stage switching motor. A connector portion 34 connected to the substrate 32 to which the motor 33 is connected, a small-diameter motor reduction gear 35 attached to the rotation shaft of the gear stage switching motor 33, and a large-diameter first reduction gear meshing with the motor reduction gear 35. A gear 36, a cylindrical worm 37 (one type of gear) that rotates integrally with the first reduction gear 36, a large-diameter worm wheel 38 (one type of gear) that meshes with the cylindrical worm 37, and a worm wheel 38 A small-diameter second reduction gear 39 that rotates integrally with the second reduction gear 39, and an arm portion 40b that meshes with the second reduction gear 39 with its arcuate tooth portion 40a and that abuts against the tip of the speed changeover body 26. A dynamic output member 40 has connecting hinge portion connecting the arm portion 40b of the drive output member 40 and the gear position diverter 26 (connecting hinge pin) 43, and a cover member 41 covering them. In this embodiment, the gear stage switching motor 33 is rotated by the motor reduction gear 35, the first reduction gear 36, the cylindrical worm 37, the worm wheel 38, the second reduction gear 39, and the drive output body 40. A deceleration mechanism for decelerating is configured. Further, the mounting base 31 and the cover member 41 constitute an outer shell portion of the gear position switching device 30.

駆動用出力体40は支持軸40cを中心として、回転自在とされ、アーム部40bの先端部には、長孔40dが形成され、この長孔40dを上下に貫通して連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43が配設されている。連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43は、変速段切換体26の先端部に取付けられており、連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43を介して、駆動用出力体40のアーム部40bと変速段切換体26とが連結されている。そして、変速段切換用モータ33が駆動されることで、この変速段切換用モータ33の回転駆動力が、減速歯車35、36、39や円筒ウォーム37、ウォームホイール38を介して減速されながら駆動用出力体40に伝達され、駆動用出力体40のアーム部40bが駆動される。すなわち、連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43を介して、駆動用出力体40のアーム部40bと変速段切換体26とが連結されているので、変速段切換用モータ33から駆動用出力体40に伝達された回転駆動力が、変速段切換体26に、車軸25内に退入する方向だけでなく車軸25から突出する方向にも伝達されるよう構成されている。これにより、変速段切換体26の車軸25からの突出量(出退量)が調整され、内装変速機の変速段を切換可能とされている。なお、変速段切換体26の車軸25からの突出量(出退量)が少なくなるほど、高速側の変速段に切り換わる(この実施の形態では3段階に切り換わる)ようになっており、図4は低速段に切り換えられている状態を示し、図7は中速段に切り換えられている状態を示し、図8は高速段に切り換えられている状態を示す。   The drive output body 40 is rotatable about a support shaft 40c. A long hole 40d is formed at the tip of the arm portion 40b. The long hole 40d is vertically passed through the connecting hinge portion (the connecting hinge pin). ) 43 is provided. The connecting hinge portion (connecting hinge pin) 43 is attached to the tip of the gear stage switching body 26, and the arm portion 40 b of the driving output body 40 and the gear stage switching body are connected via the connecting hinge portion (connecting hinge pin) 43. 26 is connected. When the gear stage switching motor 33 is driven, the rotational driving force of the gear stage switching motor 33 is driven while being decelerated via the reduction gears 35, 36, 39, the cylindrical worm 37, and the worm wheel 38. Is transmitted to the output body 40 for driving, and the arm portion 40b of the output body 40 for driving is driven. That is, since the arm portion 40b of the driving output body 40 and the gear stage switching body 26 are connected via the connecting hinge part (connecting hinge pin) 43, the gear stage switching motor 33 changes to the driving output body 40. The transmitted rotational driving force is configured to be transmitted to the shift stage switching body 26 not only in the direction of retracting into the axle 25 but also in the direction of projecting from the axle 25. As a result, the amount of protrusion (the amount of movement) of the gear stage switching body 26 from the axle 25 is adjusted, and the gear stage of the internal transmission can be switched. Note that as the amount of protrusion (the amount of movement) of the gear change body 26 from the axle 25 decreases, the gear changes to the higher gear (in this embodiment, the gear changes to three steps). 4 shows a state in which the low speed stage is switched, FIG. 7 shows a state in which the medium speed stage is switched, and FIG. 8 shows a state in which the high speed stage is switched.

この実施の形態では、取付台31に、変速段切換用モータ33や減速歯車35、36、39、円筒ウォーム37、ウォームホイール38、駆動用出力体40などが組み付けられた基板32が取り付けられ、これらがカバー部材41で覆われた状態で、ねじなどによりカバー部材41が取付台31に着脱可能な状態で取り付けられている。また、基板32には、変速段切換用モータ33に着脱自在の一対のモータ接続用端子(モータ接続用端子とも称す)42が立設姿勢で直付けされており、これらのモータ接続用端子42が変速段切換用モータ33の本体部に形成された孔部を通して内部に突入される状態で変速段切換用モータ33を装着することで、変速段切換用モータ33に通電されるよう構成されている。   In this embodiment, a base plate 32 on which a gear stage switching motor 33, reduction gears 35, 36, 39, a cylindrical worm 37, a worm wheel 38, a driving output body 40, and the like are assembled is attached to the mounting base 31. In a state where these are covered with the cover member 41, the cover member 41 is detachably attached to the mounting base 31 with screws or the like. Further, a pair of motor connection terminals (also referred to as motor connection terminals) 42 detachably attached to the gear stage switching motor 33 is directly attached to the board 32 in a standing posture. Is installed in a state where it is inserted into the inside through a hole formed in the main body portion of the gear stage switching motor 33, so that the gear stage switching motor 33 is energized. Yes.

また、詳しくは図示しないが、取付台31やカバー部材41には、駆動用出力体40の軸部を回転自在に支持する支持筒や、円筒ウォーム37および減速歯車36の軸部を上下から回転自在に保持する軸受部、ウォームホイール38を回転自在に支持する支持軸を受ける軸受部などが設けられている。   Although not shown in detail, the mounting base 31 and the cover member 41 rotate the support cylinder that rotatably supports the shaft portion of the drive output body 40 and the shaft portions of the cylindrical worm 37 and the reduction gear 36 from above and below. A bearing portion that freely holds, a bearing portion that receives a support shaft that rotatably supports the worm wheel 38, and the like are provided.

また、図4などに示すように、ウォームホイール38の外周には、円筒ウォーム37に噛み合う歯部が形成されており、この歯部は、円筒ウォーム37に噛み合うように、側面視して少し傾斜するように形成されているが、当該変速段切換装置30に負荷が作用する際(この実施の形態では、変速段切換体26が車軸25内に後退して低速段側から高速段側に移動する際)に、円筒ウォーム37からのスラスト反力が片方の外殻部である取付台31に作用するよう構成されている。   Further, as shown in FIG. 4 and the like, a tooth portion that meshes with the cylindrical worm 37 is formed on the outer periphery of the worm wheel 38, and this tooth portion is slightly inclined in side view so as to mesh with the cylindrical worm 37. However, when a load is applied to the gear stage switching device 30 (in this embodiment, the gear stage switching body 26 moves backward into the axle 25 and moves from the low speed stage side to the high speed stage side. The thrust reaction force from the cylindrical worm 37 is applied to the mounting base 31 which is one outer shell portion.

すなわち、この実施の形態では、低速段切換位置(図4参照)から高速段切換位置(図8参照)に移動するように、変速段切換用モータ33を所定方向に回転させる際には、変速段切換体26を車軸25から突出する方向に付勢する付勢力に抗して移動させなければならないため、変速段切換用モータ33を含めた変速段切換装置30の負荷が大きくなる。また、いわゆる平歯車同士の力伝達効率は高い一方で、円筒ウォーム37とウォームホイール38とは減速率(トルク増加率)は大きいが、その力伝達効率は50%強と比較的低めであるため、円筒ウォーム37とウォームホイール38との噛み合い位置がずれると、力伝達効率がさらに大幅に低下する。したがって、円筒ウォーム37とウォームホイール38との噛み合い位置を良好にすることが望ましい。しかし、ウォームホイール38の組み付け位置は、外殻部をなす取付台31とカバー部材41とによる製造誤差により係止位置が必ずしも正確とならない。このような状況でも良好に対処するため、本実施の形態では、ウォームホイール38における円筒ウォーム37との接触箇所では僅かに傾斜する方向となるように配設されている。これにより、変速段切換用モータ33を、負荷が大きくなる高速段側となるように回転する際に、円筒ウォーム37からのスラスト反力が取付台31に作用するよう構成されている。その結果、大きな負荷が作用する際には、円筒ウォーム37とウォームホイール38との噛み合い位置が、最適な状態となり、変速段切換用モータ33として小型のものを用いた場合でも、駆動用出力体40を良好に駆動することができる。   That is, in this embodiment, when the gear stage switching motor 33 is rotated in a predetermined direction so as to move from the low speed stage switching position (see FIG. 4) to the high speed stage switching position (see FIG. 8), the speed change is performed. Since the stage switching body 26 has to be moved against the urging force that urges it in the direction protruding from the axle 25, the load on the gear stage switching apparatus 30 including the gear stage switching motor 33 increases. In addition, while the force transmission efficiency between so-called spur gears is high, the cylindrical worm 37 and the worm wheel 38 have a large reduction rate (torque increase rate), but the force transmission efficiency is slightly higher, ie, 50%. If the meshing position between the cylindrical worm 37 and the worm wheel 38 is shifted, the force transmission efficiency is further greatly reduced. Therefore, it is desirable to make the meshing position between the cylindrical worm 37 and the worm wheel 38 good. However, the assembly position of the worm wheel 38 is not necessarily accurate due to manufacturing errors due to the mounting base 31 and the cover member 41 forming the outer shell. In order to cope with such a situation well, in the present embodiment, the worm wheel 38 is disposed so as to be slightly inclined at the contact portion with the cylindrical worm 37. As a result, the thrust reaction force from the cylindrical worm 37 is applied to the mounting base 31 when the gear stage switching motor 33 is rotated to the high speed stage side where the load increases. As a result, when a large load is applied, the meshing position between the cylindrical worm 37 and the worm wheel 38 is in an optimal state, and even when a small gear is used as the gear stage switching motor 33, the driving output body is used. 40 can be driven well.

また、図6などに示すように、駆動用出力体40には扇形状の磁石45が貼り付けられているとともに、駆動用出力体40が所定の変速段位置(低速段)となった際に、磁石45に近接する位置に駆動用出力体40の位置を検出するためのリニアホール素子(リニアホールIC)からなる位置検出センサ46が基板32上に取り付けられている。磁石45は、駆動用出力体40の支持軸40cを中心として扇形状となり、円弧の周方向一端側がN極、周方向他方側がS極であるものが用いられている。位置検出センサ46は、図9に示すように、駆動用出力体40の位置(この実施の形態では、低速段および高速段およびこれらの中間の中速段位置)をリニア状態、すなわち、直線または曲線状に位置を多段階(無数段階)で検出することが可能とされている。   Further, as shown in FIG. 6 and the like, a fan-shaped magnet 45 is attached to the driving output body 40, and when the driving output body 40 reaches a predetermined gear position (low speed stage). A position detection sensor 46 composed of a linear Hall element (linear Hall IC) for detecting the position of the drive output body 40 at a position close to the magnet 45 is mounted on the substrate 32. The magnet 45 has a fan shape centered on the support shaft 40c of the drive output body 40, and has a circular arc whose one end in the circumferential direction has N poles and whose other circumferential side has S poles. As shown in FIG. 9, the position detection sensor 46 sets the position of the drive output body 40 (in this embodiment, the low speed stage and the high speed stage and the middle speed stage position therebetween) in a linear state, that is, a straight line or It is possible to detect the position in a curved line in multiple stages (infinite stages).

変速段切換装置30の変速段切換用モータ33や位置検出センサ46は、コネクタ部34に接続された配線34a(図6など参照)を介して、駆動ユニット10内の制御部に接続され、ハンドル5に取り付けられた手元変速段切換装置20の搭乗者による操作に応じて変速段切換用モータ33が駆動されて駆動用出力体40が移動される。また、位置検出センサ46からの位置情報に関する信号が制御部または基板32に設けられた切換用モータ制御部に出力されて、前記位置情報に関する信号に対応して変速段切換用モータ33が駆動される。また、駆動ユニット10はバッテリ12から給電されており、駆動ユニット10を介して、バッテリ12から変速段切換装置30の変速段切換用モータ33にも給電されている。   The shift speed switching motor 33 and the position detection sensor 46 of the shift speed switching device 30 are connected to a control section in the drive unit 10 via a wiring 34a (see FIG. 6 and the like) connected to the connector section 34, and the handle. 5 is driven in response to an operation by the rider of the local gear shift device 20 attached to the gear 5, and the drive output body 40 is moved. In addition, a signal related to position information from the position detection sensor 46 is output to the control unit or the switching motor control unit provided on the substrate 32, and the gear stage switching motor 33 is driven in response to the signal related to the position information. The The drive unit 10 is also supplied with power from the battery 12, and is also supplied with power from the battery 12 to the gear change motor 33 of the gear change device 30 via the drive unit 10.

上記構成において、手元変速段切換装置20の高速側切換スイッチ21Aや低速側切換スイッチ21Bが搭乗者により押されるなどして操作されると、これに対応して、変速段切換用モータ33が駆動され、減速機構により変速段切換用モータ33の回転力が減速されて駆動用出力体40に伝達され、この駆動用出力体40により変速段切換体26が移動される。これにより、内装変速機の変速段を変速することが可能となる。また、搭乗者は変速時に手元変速段切換装置20の高速側切換スイッチ21Aや低速側切換スイッチ21Bを押すだけでよいため、負担が軽減され、便利である。   In the above configuration, when the high-speed side changeover switch 21A and the low-speed side changeover switch 21B of the hand shift stage switching device 20 are operated by being pushed by the passenger, the shift stage switching motor 33 is driven accordingly. Then, the rotational force of the gear stage switching motor 33 is decelerated by the speed reduction mechanism and transmitted to the driving output body 40, and the gear stage switching body 26 is moved by the driving output body 40. Thereby, it becomes possible to change the speed of the internal transmission. Further, since the passenger only has to press the high-speed side changeover switch 21A or the low-speed side changeover switch 21B of the hand shift stage switching device 20 at the time of shifting, the burden is reduced, which is convenient.

この場合に、変速段切換用モータ33からの駆動力がワイヤを介することなく駆動用出力体40および変速段切換体26に伝達されるので、ワイヤの交換作業や調整作業が不要となる。また、ワイヤを配設するためのスペースも不要であるため、当該変速段切換装置30を小型化し易い。   In this case, the driving force from the gear stage switching motor 33 is transmitted to the driving output body 40 and the gear stage switching body 26 without passing through the wire, so that no wire replacement work or adjustment work is required. In addition, since a space for arranging the wires is unnecessary, the gear position switching device 30 can be easily downsized.

また、上記構成によれば、連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43を介して、駆動用出力体40のアーム部40bと変速段切換体26とが連結され、変速段切換用モータ33から駆動用出力体40に伝達された回転駆動力が、変速段切換体26に、車軸25内に退入する方向だけでなく車軸25から突出する方向にも伝達されるよう構成されている。これにより、後輪4のハブ16に設けた内装変速機に、変速段切換体26を車軸25から突出するように付勢する切換体付勢部材(戻しばね)の付勢力が経年変化により劣化した場合でも、確実に変速を行うことができ、信頼性が向上する。また、内装変速機において、変速段切換体26を車軸25から突出するように付勢する切換体付勢部材(戻しばね)を省くことも可能となる。さらに、内装変速機としては遊星歯車機構が用いられることが多いが、この遊星歯車機構に設けられている遊星歯車に大きなトルクが作用した場合でも、変速段を低速段側に良好に切り換えることができる利点もあり、これによっても、信頼性を向上させることができる。   Further, according to the above configuration, the arm portion 40 b of the driving output body 40 and the gear stage switching body 26 are connected via the connecting hinge part (connecting hinge pin) 43, and the driving output is output from the gear stage switching motor 33. The rotational driving force transmitted to the body 40 is configured to be transmitted to the shift stage switching body 26 not only in the direction of retracting into the axle 25 but also in the direction of protruding from the axle 25. As a result, the urging force of the switching body urging member (return spring) that urges the gear stage switching body 26 to protrude from the axle 25 is deteriorated due to secular change in the internal transmission provided on the hub 16 of the rear wheel 4. Even in such a case, it is possible to reliably perform the shift, and the reliability is improved. Further, in the internal transmission, it is possible to omit a switching body urging member (return spring) that urges the gear stage switching body 26 so as to protrude from the axle 25. Furthermore, a planetary gear mechanism is often used as an internal transmission, but even when a large torque is applied to the planetary gear provided in the planetary gear mechanism, the gear position can be favorably switched to the low speed stage side. There is also an advantage that can be achieved, and this can also improve the reliability.

また、上記構成によれば、駆動力出力体40に、磁石45が取り付けられ、磁石45に対向可能な箇所に、磁石450の磁力によって駆動力出力体40の位置を検知する位置検知センサ46が設けられている。これにより、駆動力出力体40の位置を良好に検知することができる。また、上記実施の形態では、位置検知センサ46がリニアホール素子であり、変速段位置だけでなく変速段の中間位置も1つのリニアホール素子で検知可能であるため、極めて少ない部品数でありながら駆動力出力体40の中間位置も含めた詳細な位置を良好に検知できる利点がある。しかし、必ずしも位置検知センサ46がリニアホール素子ではなくてもよく、異なる位置にオン状態とオフ状態とに切り換え自在な複数のホール素子を用いたり、駆動力出力体40にポテンショメータを取り付けて検知したりしてもよい。   Further, according to the above configuration, the position detection sensor 46 that detects the position of the driving force output body 40 by the magnetic force of the magnet 450 is provided at a location where the magnet 45 is attached to the driving force output body 40 and can be opposed to the magnet 45. Is provided. Thereby, the position of the driving force output body 40 can be detected satisfactorily. In the above embodiment, the position detection sensor 46 is a linear Hall element, and not only the gear position but also the intermediate position of the gear stage can be detected by one linear Hall element. There is an advantage that the detailed position including the intermediate position of the driving force output body 40 can be detected well. However, the position detection sensor 46 does not necessarily have to be a linear Hall element. A plurality of Hall elements that can be switched between an ON state and an OFF state are used at different positions, or a potentiometer is attached to the driving force output body 40 for detection. Or you may.

また、上記構成によれば、変速段切換用モータ33を有する変速段切換装置30に基板32を設け、基板32に、変速段切換用モータ33に着脱自在の変速段切換用モータ接続用端子42を直付けしている。これにより、変速段切換用モータ33を基板32に取り付ける際に、変速段切換用モータ接続用端子42に装着するだけで済み、変速段切換用モータ33に別途はんだ固定用の端子を設けてはんだ付けしなくても済む。この結果、製造時の生産性が向上するとともに、基板32として省スペース化を図ることができ、ひいては、変速段切換装置30の小型化を促進できる。   Further, according to the above configuration, the base plate 32 is provided in the shift stage switching device 30 having the shift stage switching motor 33, and the shift stage switching motor connection terminal 42 detachably attached to the shift stage switching motor 33 is provided on the base plate 32. Is directly attached. Thus, when the speed change motor 33 is attached to the substrate 32, it is only necessary to attach it to the speed change motor connection terminal 42, and the speed change motor 33 is provided with a separate solder fixing terminal. You don't have to put it on. As a result, productivity at the time of manufacture is improved, and space can be saved as the substrate 32. As a result, downsizing of the gear stage switching device 30 can be promoted.

なお、変速段切換装置30の外殻部をなすカバー部材41としては樹脂で成形することにより安価に製造することができる。しかしこれに限るものではなく、例えば変速段切換用モータ33として、発熱量が大きくて放熱することが好ましい部品が用いられた場合には、外殻部の一部をなすカバー部材41として金属製のものを用いるとともにカバー部材41を変速段切換用モータ33の本体部に接触させて配設してもよい(図4参照)。この場合には、変速段切換用モータ33で発生した熱が金属製のカバー部材41を介して外部に発散されるとともに、金属板製の取付台31やフレーム2のチェーンステー2eにも伝えられて外部に発散され、変速段切換用モータ33が過熱状態となることが防止されて、信頼性を向上させることができる。また、変速段切換用モータ33の本体部の少なくとも一部を、チェーンステー2eなどのフレーム2に直接接触するように配置したり、取付台31を介してチェーンステー2eなどのフレーム2に接触するように構成したりしてもよい。これらの構成によっても、変速段切換用モータ33として発熱量が大きくて放熱することが好ましい部品が用いられた場合に、変速段切換用モータ33で発生した熱をフレーム2のチェーンステー2eに伝達して外部に発散させることができて信頼性を向上させることができる。   Note that the cover member 41 that forms the outer shell of the gear stage switching device 30 can be manufactured at low cost by molding with a resin. However, the present invention is not limited to this. For example, when a component that generates a large amount of heat and preferably dissipates heat is used as the shift speed switching motor 33, the cover member 41 that forms part of the outer shell is made of metal. And the cover member 41 may be disposed in contact with the main body of the gear stage switching motor 33 (see FIG. 4). In this case, the heat generated by the gear stage switching motor 33 is dissipated to the outside through the metal cover member 41, and is also transmitted to the metal plate mounting base 31 and the chain stay 2e of the frame 2. Thus, it is prevented that the gear 33 is diverged to the outside and the gear change motor 33 is overheated, so that the reliability can be improved. Further, at least a part of the main body of the gear stage switching motor 33 is disposed so as to be in direct contact with the frame 2 such as the chain stay 2e, or is contacted with the frame 2 such as the chain stay 2e via the mounting base 31. You may comprise as follows. Even with these configurations, when a component that generates a large amount of heat and preferably dissipates heat is used as the gear changeover motor 33, heat generated by the gear changeover motor 33 is transmitted to the chain stay 2e of the frame 2. Then, it can be diffused to the outside, and the reliability can be improved.

上記実施の形態では、変速段を切り換える際には、搭乗者が手元変速段切換装置20の高速側切換スイッチ21Aや低速側切換スイッチ21Bを手動で押すなどして操作することで変速するよう構成した。しかし、このような構成に限るものではなく、図10に簡略的に示すように、電動自転車1に、当該電動自転車1の走行負荷状態を検知する走行負荷状態検知手段43を設け、制御部50により、前記走行負荷状態に応じて、前記変速段切換用モータ33を駆動させるように制御するよう構成してもよい。例えば、人力駆動力(ペダル8が踏み込まれてクランク軸7aに作用する踏力)を検知するトルクセンサ51を駆動ユニット10などに設けるとともに、車速を検知する車速センサ52を前輪3などに設け、トルクセンサ51により検出した人力駆動力(踏力)と車速とから走行負荷状態を検知する走行負荷状態検知手段53を制御部50に設ける。例えば、複数の走行速度と、人力駆動力の負荷状態との値に対応して走行負荷状態を判断する判断用テーブルを設け、この走行負荷状態が大きい場合には低速段側に切換え、走行負荷状態が小さい場合には、高速段側に切換えるように変速させる。   In the above-described embodiment, when changing the gear position, the occupant shifts by manually operating the high speed side changeover switch 21A or the low speed side changeover switch 21B of the hand gear position change device 20 or the like. did. However, the present invention is not limited to such a configuration, and as shown in FIG. 10 simply, the electric bicycle 1 is provided with a running load state detection means 43 that detects the running load state of the electric bicycle 1, and the control unit 50. Thus, the shift speed switching motor 33 may be controlled to be driven according to the traveling load state. For example, a torque sensor 51 that detects human power driving force (stepping force that acts on the crankshaft 7a when the pedal 8 is depressed) is provided in the drive unit 10 and the like, and a vehicle speed sensor 52 that detects vehicle speed is provided in the front wheel 3 and the like. The control unit 50 is provided with traveling load state detection means 53 for detecting a traveling load state from the human driving force (stepping force) detected by the sensor 51 and the vehicle speed. For example, a judgment table for judging the running load state corresponding to the values of a plurality of running speeds and the load state of the human driving force is provided, and when this running load state is large, the driving load is switched to the low speed stage side. When the state is small, the gear is shifted so as to switch to the high speed side.

この構成によれば、電動自転車1の走行負荷状態に応じて変速段切換装置30の変速段切換用モータ33が駆動されて自動的に内装変速機を変速させることができる。したがって、変速段を切り換えるために搭乗者が操作する手間を省くことができて便利である。なお、上記実施の形態では、速度と人力駆動力(踏力)とから当該電動自転車1の走行負荷状態を検知するよう構成した場合を述べたが、これに限るものではなく、例えば、人力駆動力(踏力)のみから走行負荷状態を検知するよう構成してもよい。また、電動自転車1の走行箇所の傾斜角度を検知する傾斜センサ(上り坂と下り坂とも判断できる傾斜センサ)を設けて、走行箇所の傾斜角度も含めて電動自転車1の走行負荷状態を走行負荷状態検知手段53が検知できるよう構成してもよい。   According to this configuration, the gear stage switching motor 33 of the gear stage switching device 30 is driven in accordance with the running load state of the electric bicycle 1, and the internal transmission can be automatically shifted. Therefore, it is possible to save time and effort for the passenger to operate in order to switch the gear position. In the above-described embodiment, the case where the traveling load state of the electric bicycle 1 is detected from the speed and the manpower driving force (stepping force) is described. However, the present invention is not limited to this. For example, the manpower driving force You may comprise so that a driving | running | working load state may be detected only from (stepping force). In addition, an inclination sensor (an inclination sensor that can determine both uphill and downhill) for detecting the inclination angle of the travel location of the electric bicycle 1 is provided, and the travel load state of the electric bicycle 1 including the inclination angle of the travel location is determined as the travel load. You may comprise so that the state detection means 53 can detect.

また、上記実施の形態では、連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)43を介して、駆動用出力体40のアーム部40bと変速段切換体26とを連結することにより、変速段切換用モータ33から駆動用出力体40に伝達された回転駆動力が、変速段切換体26に、車軸25内に退入する方向だけでなく車軸25から突出する方向にも伝達されるよう構成されている場合を述べたが、この構成に限るものではない。すなわち、図11〜図14に示すように、変速段切換体26における車軸25から突出する箇所に歯部26aを形成するとともに、変速段切換装置30の駆動用出力体40に出力用歯部40fを形成し、駆動用出力体40の出力用歯部40fと変速段切換体26の歯部26aとを噛み合わす構成としてもよい。   Further, in the above embodiment, the arm portion 40b of the driving output body 40 and the gear stage switching body 26 are connected via the connecting hinge part (connecting hinge pin) 43, thereby driving from the gear stage switching motor 33. The case where the rotational driving force transmitted to the output body 40 is transmitted to the gear stage switching body 26 not only in the direction retracting into the axle 25 but also in the direction protruding from the axle 25 will be described. However, the configuration is not limited to this. That is, as shown in FIGS. 11 to 14, the tooth portion 26 a is formed at a position protruding from the axle 25 in the gear stage switching body 26, and the output tooth portion 40 f is provided on the driving output body 40 of the gear stage switching device 30. The output tooth portion 40f of the drive output body 40 and the tooth portion 26a of the gear stage switching body 26 may be engaged with each other.

この構成によっても、互いに噛み合う駆動用出力体40の出力用歯部40fと変速段切換体26の歯部26aとを介して、駆動用出力体40のアーム部40bと変速段切換体26とが連動し、変速段切換用モータ33から駆動用出力体40に伝達された回転駆動力が、変速段切換体26に、車軸25内に退入する方向だけでなく車軸25から突出する方向にも伝達される。この結果、後輪4のハブ16に設けた内装変速機に、変速段切換体26を車軸25から突出するように付勢する付勢ばねの付勢力が経年変化により劣化した場合でも、確実に変速を行うことができ、信頼性が向上する。また、内装変速機において、変速段切換体26を車軸25から突出するように付勢する付勢ばねを省くことも可能となる。さらに、内装変速機としては遊星歯車機構が用いられることが多いが、この遊星歯車機構に設けられている遊星歯車に大きなトルクが作用した場合でも、変速段を低速段側に良好に切り換えることができる利点もあり、これによっても、信頼性を向上させることができる。   Also with this configuration, the arm portion 40b of the driving output body 40 and the gear stage switching body 26 are connected via the output tooth portion 40f of the driving output body 40 and the gear portion 26a of the gear stage switching body 26 that are engaged with each other. In conjunction with this, the rotational driving force transmitted from the gear stage switching motor 33 to the driving output body 40 is not only retreated into the axle 25 but also in the direction of projecting from the axle 25 to the gear stage switching body 26. Communicated. As a result, even when the urging force of the urging spring that urges the gear stage switching body 26 to protrude from the axle 25 is deteriorated due to secular change in the internal transmission provided on the hub 16 of the rear wheel 4, it is ensured. Shifting can be performed, and reliability is improved. Further, in the internal transmission, it is possible to omit a biasing spring that biases the shift stage switching body 26 so as to protrude from the axle 25. Furthermore, a planetary gear mechanism is often used as an internal transmission, but even when a large torque is applied to the planetary gear provided in the planetary gear mechanism, the gear position can be favorably switched to the low speed stage side. There is also an advantage that can be achieved, and this can also improve the reliability.

なお、図11〜図14に示す変速段切換装置30において、図4などに示す変速段切換装置30と同様な構成要素には同符号を付す。この図11〜図14に示す変速段切換装置30では、変速段切換体26に噛み合う駆動用出力体40が歯車であり、この駆動用出力体40と、減速歯車39との間に、さらに減速歯車47、48が介装され、減速歯車47に磁石45が取り付けられ、磁石45に対向可能な箇所に、磁石45の磁力によって、減速歯車47、48を介して、駆動力出力体40の位置を間接的に検知する位置検知センサ(図示せず)が設けられている。この構成によっても、上記実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。   In the gear stage switching device 30 shown in FIGS. 11 to 14, the same components as those in the gear stage switching device 30 shown in FIG. In the speed change device 30 shown in FIGS. 11 to 14, the drive output body 40 that meshes with the speed change body 26 is a gear, and the speed reduction gear 39 is further decelerated between the drive output body 40 and the reduction gear 39. Gears 47, 48 are interposed, a magnet 45 is attached to the reduction gear 47, and the position of the driving force output body 40 via the reduction gears 47, 48 by a magnetic force of the magnet 45 at a position that can face the magnet 45. There is provided a position detection sensor (not shown) that indirectly detects. Also with this configuration, it is possible to obtain the same operational effects as the above-described embodiment.

また、上記実施の形態では、後ハブ16に設けられる内装変速機の変速段切換体26が車軸25の中心部から車軸25の軸心X方向に沿って出退して変速段を切り換える構成の場合を述べた。しかし、この構成に限るものではなく、内装変速機の変速段切換体が車軸25の外周から車軸25の軸心X方向に沿って出退して変速段を切り換える構成の場合にも同様に適用可能である。   Further, in the above-described embodiment, the shift stage switching body 26 of the internal transmission provided in the rear hub 16 is configured to switch the shift stage by moving back and forth from the center portion of the axle 25 along the axis X direction of the axle 25. Said the case. However, the present invention is not limited to this configuration, and the present invention is similarly applied to a configuration in which the shift stage switching body of the internal transmission is switched from the outer periphery of the axle 25 along the axis X direction of the axle 25 to switch the shift stage. Is possible.

また、上記構成では、自転車が電動自転車1である場合を述べ、この場合には、電動自転車1に設けられたバッテリ12により、変速段切換装置30の変速段切換用モータ33が給電されるので、変速段切換用モータ33を駆動するための専用のバッテリを設けなくても済む利点がある。   Further, in the above configuration, the case where the bicycle is the electric bicycle 1 is described. In this case, the speed change motor 33 of the speed change device 30 is supplied with power by the battery 12 provided in the electric bicycle 1. There is an advantage that it is not necessary to provide a dedicated battery for driving the gear stage switching motor 33.

しかしながら、この構成に限るものではなく、変速段切換装置30にバッテリを着脱可能に設けたり、変速段切換装置30に手元変速段切換装置20を、配線部を介して接続し、この手元変速段切換装置20にバッテリを着脱可能に設けたりして、前記バッテリにより、変速段切換装置30の変速段切換用モータ33を駆動可能に構成してもよい。この構成によれば、一般の自転車においても、電動で変速段を切り換えることができる。   However, the present invention is not limited to this configuration, and a battery can be detachably provided to the gear stage switching device 30, or the local gear stage switching device 20 can be connected to the gear stage switching device 30 via a wiring portion. Alternatively, a battery may be detachably provided in the switching device 20 so that the gear 33 can be driven by the battery. According to this configuration, even in a general bicycle, the gear position can be switched electrically.

前記変速段切換装置は、内装変速機を備えた自転車に取り付けることが可能であり、内装変速機を良好に変速することができる。また、自転車においても、バッテリが装着されている電動自転車に取り付けることが好適であるが、これに限るものでない。また、電動自転車に前記変速段切換装置を取り付ける場合においては、踏力(人力駆動力)にモータの補助駆動力を加えることが可能な、いわゆる電動アシスト自転車とも称される電動自転車に取り付けることが特に好適であるが、これに限るものではなく、モータの駆動力だけで自走するいわゆる自走式の電動自転車に取り付けることも可能である。   The shift stage switching device can be attached to a bicycle equipped with an internal transmission, and can shift the internal transmission satisfactorily. Moreover, although it is suitable to attach to the electric bicycle with which the battery is mounted also in the bicycle, it is not restricted to this. In addition, when the shift speed switching device is attached to an electric bicycle, it is particularly attached to an electric bicycle, which is also referred to as a so-called electric assist bicycle, which can apply the auxiliary driving force of the motor to the pedaling force (human power driving force). Although it is preferable, the present invention is not limited to this, and it is possible to attach to a so-called self-propelled electric bicycle that self-propels only by the driving force of the motor.

1 電動アシスト自転車
2 フレーム
2e チェーンステー
3 前輪
4 後輪
5 ハンドル
7 クランク
8 ペダル
9 モータ
10 駆動ユニット
11 チェーン(無端状駆動力伝達体)
12 バッテリ
15 後スプロケット
16 後ハブ
20 手元変速段切換装置
21A 高速側切換スイッチ
21B 低速側切換スイッチ
25 車軸(後輪の車軸)
26 変速段切換体(プッシュロッド)
30 変速段切換装置
31 取付台(外殻部)
32 基板
33 変速段切換用モータ
34 コネクタ部
35 モータ減速歯車
36 第1減速歯車
37 円筒ウォーム(減速歯車)
38 ウォームホイール(減速歯車)
39 第2減速歯車
40 駆動用出力体
41 カバー部材
42 モータ接続用端子
43 連結ヒンジ部(連結ヒンジピン)
45 磁石
46 位置検出センサ
47、48 減速歯車
50 制御部
51 トルクセンサ
52 車速センサ
53 走行負荷状態検知手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric assist bicycle 2 Frame 2e Chain stay 3 Front wheel 4 Rear wheel 5 Handle 7 Crank 8 Pedal 9 Motor 10 Drive unit 11 Chain (endless drive force transmission body)
12 Battery 15 Rear sprocket 16 Rear hub 20 Hand shift stage switching device 21A High speed side switching switch 21B Low speed side switching switch 25 Axle (axle of rear wheel)
26 Shift speed changer (push rod)
30 Speed change device 31 Mounting base (outer shell)
32 Substrate 33 Motor for changing gear stage 34 Connector portion 35 Motor reduction gear 36 First reduction gear 37 Cylindrical worm (reduction gear)
38 Worm wheel (reduction gear)
39 Second reduction gear 40 Output body for driving 41 Cover member 42 Terminal for motor connection 43 Connection hinge part (connection hinge pin)
45 Magnet 46 Position detection sensor 47, 48 Reduction gear 50 Control unit 51 Torque sensor 52 Vehicle speed sensor 53 Running load state detection means

Claims (11)

後輪のハブに、車軸の中心部または外周から車軸の軸心方向に沿って出退して変速段を切り換える変速段切換体を有する内装変速機が設けられた自転車に取付けられる変速段切換装置であって、
変速段切換用の駆動力を発生する変速段切換用モータと、変速段切換用モータの回転を減速する減速機構と、を備え、
前記減速機構に、減速された力が伝達されて出力され、前記変速段切換体に連動させる駆動用出力体が設けられ、
前記変速段切換用モータから前記駆動用出力体に伝達された回転駆動力が、前記変速段切換体に、車軸内に退入する方向だけでなく車軸から突出する方向にも伝達されるよう構成されていることを特徴とする変速段切換装置。
A gear stage switching device that is attached to a bicycle provided with an internal transmission having a gear stage switching body that moves back and forth along the axial center direction of the axle from the center or outer periphery of the axle to the hub of the rear wheel. Because
A shift speed switching motor that generates a shift speed driving force, and a speed reduction mechanism that decelerates the rotation of the shift speed switching motor,
The deceleration mechanism is provided with a drive output body that is transmitted with a decelerated force and is interlocked with the shift stage switching body,
The rotational driving force transmitted from the shift speed switching motor to the drive output body is transmitted to the shift speed switching body not only in the direction of retracting into the axle but also in the direction of protruding from the axle. A shift stage switching device characterized by being provided.
前記駆動用出力体と前記変速段切換体とが連結ヒンジ部を介して連結されていることを特徴とする請求項1に記載の変速段切換装置。   2. The gear stage switching device according to claim 1, wherein the driving output body and the gear stage switching body are connected via a connecting hinge portion. 前記変速段切換体の車軸から突出する箇所に歯部が形成され、
前記駆動用出力体に出力用歯部が形成され、
前記駆動用出力体の出力用歯部と前記変速段切換体の歯部とが噛み合わされていることを特徴とする請求項1に記載の変速段切換装置。
A tooth portion is formed at a position protruding from the axle of the speed change body,
An output tooth portion is formed on the drive output body,
The gear stage switching device according to claim 1, wherein an output tooth portion of the driving output body and a tooth portion of the gear stage switching body are meshed with each other.
前記駆動用出力体に磁石が取り付けられ、磁石に対向可能な箇所に、磁石の磁力によって前記駆動用出力体の位置を検知する位置検知センサが設けられ、前記位置検知センサがリニアホール素子であり、変速段位置だけでなく変速段の中間位置も1つのリニアホール素子で検知可能であることを特徴とする請求項1に記載の変速段切換装置。   A magnet is attached to the drive output body, and a position detection sensor that detects the position of the drive output body by a magnetic force of the magnet is provided at a position that can face the magnet, and the position detection sensor is a linear Hall element. The gear position switching device according to claim 1, wherein not only the gear position but also an intermediate position of the gear position can be detected by one linear Hall element. 変速段切換用モータが基板に設けられ、基板に、変速段切換用モータに着脱自在の変速段切換用モータ接続用端子が直付けされていることを特徴とする請求項1に記載の変速段切換装置。   2. The shift stage according to claim 1, wherein a shift stage switching motor is provided on the board, and a shift stage switching motor connection terminal detachably attached to the shift stage switching motor is directly attached to the board. Switching device. 前記変速段切換体が車軸から突出する方向に付勢され、
前記変速段切換用モータと前記減速機構とが外殻部内に収容され、
前記駆動用出力体に前記変速段切換体の付勢力に抗する負荷が作用するように変速段切換用モータが駆動される際に、前記減速機構に設けられた歯車の歯部に、変速段切換用モータから伝達された駆動力のスラスト反力が外殻部に作用するよう構成したことを特徴とする請求項1に記載の変速段切換装置。
The gear shift body is biased in a direction protruding from the axle;
The speed change motor and the speed reduction mechanism are housed in an outer shell,
When the gear for changing gear is driven so that a load against the urging force of the gear for changing gear is applied to the output for driving, the gear on the gear is provided on the gear portion provided in the speed reduction mechanism. The gear stage switching device according to claim 1, wherein a thrust reaction force of the driving force transmitted from the switching motor acts on the outer shell portion.
請求項1に記載の変速段切換装置を備えたことを特徴とする自転車。   A bicycle comprising the gear change device according to claim 1. 前記変速段切換装置が、後輪の車軸における前記変速段切換体の出退箇所の近傍に配設されていることを特徴とする請求項7に記載の自転車。   The bicycle according to claim 7, wherein the gear stage switching device is disposed in the vicinity of a position where the gear stage switching body is withdrawn and retracted on the axle of the rear wheel. 前記変速段切換用モータが、前記変速段切換用モータおよび減速機構を収容する外殻部の金属部分に接触した状態、または、自転車のフレームに直接にもしくは間接的に接触した状態で配設されていることを特徴とする請求項7に記載の自転車。   The speed change motor is disposed in contact with the metal portion of the outer shell housing the speed change motor and the speed reduction mechanism, or in direct or indirect contact with the bicycle frame. The bicycle according to claim 7, wherein 当該自転車が、補助駆動力を発生するモータとこのモータに給電するバッテリとを備えた電動自転車であり、前記バッテリから前記変速段切換用モータにも給電されることを特徴とする請求項7に記載の自転車。   8. The bicycle according to claim 7, wherein the bicycle is an electric bicycle including a motor that generates an auxiliary driving force and a battery that supplies power to the motor, and the shift stage switching motor is also supplied with power from the battery. The listed bicycle. 自転車の走行負荷状態を検知する走行負荷状態検知手段が設けられ、
前記走行負荷状態に応じて、前記変速段切換用モータを駆動させるように制御する制御部を備えた請求項10に記載の自転車。
A traveling load state detecting means for detecting a traveling load state of the bicycle is provided,
The bicycle according to claim 10, further comprising a control unit that controls to drive the shift speed switching motor according to the traveling load state.
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