JP2018122701A - 自転車用動力伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる自転車用動力伝達機構を提供する。
【解決手段】自転車用動力伝達機構は、人力駆動力が入力される入力部と、前記入力部から伝達される前記人力駆動力によって駆動される駆動部と、前記入力部からの人力駆動力が前記駆動部に伝達されるように前記入力部と前記駆動部とを連結する連結部と、前記入力部と前記駆動部とを連結する第１状態と、前記入力部と前記駆動部との連結を解除する第２状態と、のいずれか一方に前記連結部を設定する設定部と、所定条件に応じて前記設定部を制御する制御部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、自転車用動力伝達機構に関する。

特許文献１は、従来の自転車用動力伝達機構の一例を開示している。この自転車用動力伝達機構は、人力駆動力が入力される入力部と、入力部から伝達される人力駆動力によって駆動される駆動部と、入力部からの人力駆動力が駆動部に伝達されるように入力部と駆動部とを連結する連結部とを含む。連結部は、例えば、ワンウェイクラッチを含む。連結部は、駆動部の回転速度が入力部の回転速度よりも速い場合、入力部と駆動部との連結を解除する。

特開２０１３−６４７２１号公報

入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替え可能であることが好ましい。
本発明の目的は、入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる自転車用動力伝達機構を提供することである。

(１)本発明の第１側面に従う自転車用動力伝達機構は、人力駆動力が入力される入力部と、前記入力部から伝達される前記人力駆動力によって駆動される駆動部と、前記入力部からの人力駆動力が前記駆動部に伝達されるように前記入力部と前記駆動部とを連結する連結部と、前記入力部と前記駆動部とを連結する第１状態と、前記入力部と前記駆動部との連結を解除する第２状態と、のいずれか一方に前記連結部を設定する設定部と、所定条件に応じて前記設定部を制御する制御部とを備える。
所定条件に応じて連結部が第１状態および第２状態に設定されるため、入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる。

(２)前記第１側面に従う第２側面の自転車用動力伝達機構において、前記連結部は、前記入力部および前記駆動部の一方に設けられる第１部材、前記第１部材と係合するように前記入力部および前記駆動部の他方に設けられる第２部材を含む。
このため、連結部の構成を簡素化できる。

(３)前記第２側面に従う第３側面の自転車用動力伝達機構において、前記第１部材は、ラチェットを含み、前記第２部材は、爪部材を含み、前記連結部は、前記爪部材が前記ラチェットに係合するように前記爪部材を前記ラチェットに向けて付勢する付勢部材をさらに含む。
このため、連結部が第１状態のときにラチェットと爪とが強く係合しやすい。

(４)前記第３側面に従う第４側面の自転車用動力伝達機構において、前記入力部および前記駆動部の一方は、筒状部材を含み、前記入力部および前記駆動部の他方は、前記筒状部材に挿入される軸状部材を含み、前記ラチェットは、前記筒状部材に設けられ、前記爪部材は、前記軸状部材に設けられる。
このため、自転車用動力伝達機構の構成を簡素化できる。

(５)前記第３側面または第４側面に従う第５側面の自転車用動力伝達機構において、前記設定部は、前記付勢部材の付勢力に反して前記爪部材を押圧することによって前記ラチェットから前記爪部材を離間させる押圧部材、および、前記押圧部材を駆動することによって前記第２状態に設定するアクチュエータを含む。
このため、連結部を第１状態から第２状態に容易に切り替えることができる。

(６)前記第５側面に従う第６側面の自転車用動力伝達機構において、前記アクチュエータは、電気エネルギーで駆動される。
このため、アクチュエータを電気的に制御できる。

(７)前記第６側面に従う第７側面の自転車用動力伝達機構において、前記アクチュエータは、前記入力部と同軸上に配置される電気モータを含む。
このため、自転車用動力伝達機構を小型化できる。

(８)前記第７側面に従う第８側面の自転車用動力伝達機構において、前記設定部は、前記制御部による前記アクチュエータの制御に応じて前記連結部を前記第１状態および前記第２状態の一方に設定する。
このため、連結部を第１状態または第２状態に簡単に設定できる。

(９)前記第６側面〜第８側面のいずれか一つに従う第９側面の第自転車用動力伝達機構において、前記アクチュエータに電力を供給する電源をさらに備える。
このため、アクチュエータに電力を安定して供給できる。

(１０)前記第９側面に従う第１０側面の自転車用動力伝達機構において、前記電源は、蓄電機構である。
このため、アクチュエータに電力を安定して供給できる。

(１１)前記第１０側面に従う第１１側面の自転車用動力伝達機構において、前記駆動部の動作に応じて発電し、発電した電力を前記蓄電機構に供給する発電部をさらに備える。
このため、自転車の走行中に蓄電機構を充電できる。

(１２)前記第１側面〜第１１側面のいずれか一つに従う第１２側面の自転車用動力伝達機構において前記入力部は、フリーホイールを含み、前記駆動部は、ハブシェルを含む。
このため、フリーホイールからハブシェルへの人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる。

(１３)前記第１側面〜第１２側面のいずれか一つに従う第１３側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、人手によって操作される操作部への入力に応じて前記設定部を制御する。
このため、操作部への入力に応じて、入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる。

(１４)前記第１３側面に従う第１４側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記操作部の主電源がオフになることに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する。
このため、操作部の主電源がオフのときに入力部から駆動部に人力駆動力が伝達されることが抑制される。

(１５)前記第１３側面または第１４側面に従う第１５側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記操作部への無入力状態が第１所定時間以上継続し、かつ、前記自転車の停止状態が第２所定時間以上継続することに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する。
このため、ユーザが自転車を利用しない可能性が高い場合に入力部から駆動部に人力駆動力が伝達されることが抑制される。

(１６)前記第１側面〜第１５側面のいずれか一つに従う第１６側面の自転車用動力伝達機構において、外部機器と無線通信可能な無線通信ユニットをさらに含み、前記制御部は、前記外部機器からの前記無線通信ユニットへの入力に応じて前記設定部を制御する。
外部機器を操作することにより、連結部の第１状態および第２状態が設定されるため、利便性が高められる。

(１７)前記第１６側面に従う第１７側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記無線通信ユニットへの第１無線信号の入力に応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する。
このため、第１無線信号が入力されたときに、入力部から駆動部に人力駆動力が伝達されることを抑制できる。

(１８)前記第１６側面または第１７側面に従う第１８側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記無線通信ユニットへの前記第１無線信号とは異なる第２無線信号の入力に応じて、前記連結部が前記第１状態になるように前記設定部を制御する。
このため、第２無線信号が入力されたときに、入力部から駆動部に人力駆動力が伝達される。

(１９)前記第１６側面〜第１８側面のいずれか一つに従う第１９側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記無線通信ユニットへの無入力状態が所定期間以上継続することに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する。
このため、ユーザが自転車を利用しない可能性が高い場合に入力部から駆動部に人力駆動力が伝達されることを抑制できる。

(２０)前記第１側面〜第１９側面のいずれか一つに従う第２０側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、自転車に設けられるキーシリンダへの入力に応じて前記設定部を制御する。
このため、キーシリンダへの入力に応じて入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる。

(２１)前記第２０側面に従う第２１側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記キーシリンダからキーが抜かれることに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する。
このため、キーシリンダからキーが抜かれた状態において、入力部から駆動部に人力駆動力が伝達されることを抑制できる。

(２２)前記第２０側面または第２１側面に従う第２２側面の自転車用動力伝達機構において、前記制御部は、前記キーシリンダにキーが挿入されることに応じて、前記連結部が前記第１状態になるように前記設定部を制御する。
このため、キーシリンダにキーが挿入されているときに入力部から駆動部に人力駆動力を伝達できる。

本発明に関する自転車用動力伝達機構は、入力部から駆動部への人力駆動力の伝達状態を自在に切り替えることができる。

第１実施形態の自転車用動力伝達機構が搭載された自転車の側面図。 図１の自転車用動力伝達機構の部分断面図。 図２の自転車用動力伝達機構の連結部およびその周辺の拡大図。 図１の自転車用動力伝達機構の電気的構成を示すブロック図。 図３の設定部の押圧部材の斜視図。 設定部制御の処理手順の一例を示すフローチャート。 設定部制御の処理手順の一例を示すフローチャート。 図３の連結部が第１状態のときの連結部およびその周辺の断面図。 図３の連結部が第２状態のときの連結部およびその周辺の断面図。 第２実施形態の自転車用動力伝達機構の部分断面図。

以下の各実施形態に関する説明は、本発明に関する自転車用動力伝達機構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。本発明に関する自転車用動力伝達機構は、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等のように各実施形態とは異なる形態を取り得る。

(第１実施形態)
図１は、自転車用動力伝達機構１０が搭載された自転車Ａの一例である。この自転車Ａは、電気エネルギーを用いて自転車Ａの推進をアシストするアシスト機構Ｃを含むシティサイクルである。自転車Ａの構成は、任意に変更可能である。第１例では、自転車Ａは、アシスト機構Ｃを含まない。第２例では、自転車Ａの種類は、ロードバイク、マウンテンバイク、または、クロスバイクである。第３例では、自転車Ａは、第１例および第２例の両方の特徴を含む。図１に示されるとおり、自転車Ａは、自転車本体Ａ１、ハンドルバーＡ２、前輪Ａ３、後輪Ａ４、駆動機構Ｂ、アシスト機構Ｃ、バッテリユニットＤ、操作装置Ｅ、外装変速機Ｆ、キーシリンダＨ、および、自転車用動力伝達機構１０を備える。自転車Ａは、さらにトルクセンサおよび車速センサ(図示略)を含む。自転車本体Ａ１はフレームＡ１２を備える。一例では、自転車用動力伝達機構１０は、自転車本体のフレームＡ１２に取り付けられる。

駆動機構Ｂは、チェーンドライブ、ベルトドライブ、または、シャフトドライブにより人力駆動力を後輪Ａ４に伝達する。図１ではチェーンドライブの駆動機構Ｂを例示している。駆動機構Ｂは、フロントスプロケットＢ１、リアスプロケットＢ２、チェーンＢ３、クランク機構Ｇ、および、一対のペダルＢ４を含む。

クランク機構Ｇは、クランク軸Ｇ１、右クランクＧ２、および、左クランクＧ３を含む。クランク軸Ｇ１は、フレームＡ１２に設けられるボトムブラケットに回転可能に支持される。右クランクＧ２および左クランクＧ３は、それぞれクランク軸Ｇ１に連結される。一対のペダルＢ４の一方は右クランクＧ２に回転可能に支持される。一対のペダルＢ４の他方は左クランクＧ３に回転可能に支持される。

フロントスプロケットＢ１は、クランク軸Ｇ１に連結される。クランク軸Ｇ１およびフロントスプロケットＢ１は、同軸を有する。クランク軸Ｇ１とフロントスプロケットＢ１との連結に関する構造は、任意に選択可能である。第１例では、フロントスプロケットＢ１は、クランク軸Ｇ１と相対回転不能に連結される。第２例では、クランク軸Ｇ１とフロントスプロケットＢ１との間にワンウェイクラッチ(図示略)が設けられる。ワンウェイクラッチは、前転するクランク軸Ｇ１の回転速度がフロントスプロケットＢ１の回転速度よりも速い場合にクランク軸Ｇ１の回転をフロントスプロケットＢ１に伝達する。

リアスプロケットＢ２は、後輪Ａ４に回転可能に支持され、自転車用動力伝達機構１０と連結される。チェーンＢ３は、フロントスプロケットＢ１およびリアスプロケットＢ２に巻き掛けられる。一対のペダルＢ４に加えられる人力駆動力によりクランク軸Ｇ１およびフロントスプロケットＢ１が前転する場合、チェーンＢ３、リアスプロケットＢ２、および、自転車用動力伝達機構１０を介して伝達される人力駆動力により後輪Ａ４が前転する。

アシスト機構Ｃは、アシストモータＣ１、駆動回路Ｃ２、減速機Ｃ３、および、ワンウェイクラッチ(図示略)を含む。アシスト機構Ｃは、自転車Ａの推進をアシストする。一例では、アシスト機構Ｃは、フロントスプロケットＢ１にトルクを伝達することにより自転車Ａの推進をアシストする。トルクセンサは、検出対象物にかかるトルクに応じた信号を出力する。トルクセンサの検出対象物は、例えば、クランク軸Ｇ１またはペダルＢ４である。検出対象物がクランク軸Ｇ１またはペダルＢ４である場合、トルクセンサは、クランク軸Ｇ１またはペダルＢ４に加えられた人力駆動力に応じた信号を出力する。トルクセンサの具体的な構成は、任意に選択可能である。一例では、トルクセンサは、歪センサ、磁歪センサ、光学センサ、または、圧力センサを含む。

バッテリユニットＤは、バッテリＤ１およびバッテリホルダＤ２を含む。バッテリＤ１は、１または複数のバッテリセルを含む蓄電池である。バッテリホルダＤ２は、自転車ＡのフレームＡ１２に固定される。バッテリＤ１は、バッテリホルダＤ２に着脱可能である。バッテリホルダＤ２は、少なくともアシストモータＣ１および自転車用動力伝達機構１０のそれぞれと電線(図示略)により接続される。バッテリＤ１がバッテリホルダＤ２に取り付けられた場合、バッテリＤ１が少なくともアシストモータＣ１および自転車用動力伝達機構１０のそれぞれと電気的に接続される。

操作装置Ｅは、ユーザが操作する操作部Ｅ１を含む。操作部Ｅ１の一例は、１または複数のボタンである。操作装置Ｅは、操作部Ｅ１の操作に応じた信号を外装変速機Ｆおよびアシスト機構Ｃに送信できるように、外装変速機Ｆおよびアシスト機構Ｃと通信接続される。第１例では、操作装置Ｅは、ＰＬＣ(Power Line Communication)が可能な電線、または、通信線により外装変速機Ｆおよびアシスト機構Ｃと通信接続される。第２例では、操作装置Ｅは、無線通信が可能な無線通信ユニットにより外装変速機Ｆおよびアシスト機構Ｃと通信接続される。操作部Ｅ１が操作された場合、外装変速機Ｆの変速段を変更するための信号が外装変速機Ｆに送信され、その信号に応じて外装変速機Ｆが動作することにより変速段が変更される。操作部Ｅ１が操作された場合、アシスト機構Ｃのアシストモードを変更するための信号がアシスト機構Ｃに送信され、その信号に応じてアシスト機構のアシストモードが変更される。

外装変速機Ｆは、例えば、自転車ＡのディレーラハンガーＡ５に取り付けられる。外装変速機Ｆは、リアスプロケットＢ２とチェーンＢ３との連結の状態を変更する。外装変速機Ｆは、チェーンＢ３と連結するリアスプロケットＢ２を変更することで、クランク軸Ｇ１の回転数に対する後輪Ａ４の回転数の比率、すなわち、自転車Ａの変速比を変更する。駆動機構Ｂは、複数の変速段を含む。変速段は、自転車Ａの変速比を規定する。自転車Ａの変速比は、クランク軸Ｇ１の回転速度に対する後輪Ａ４の回転速度の比率である。外装変速機ＦによりチェーンＢ３とリアスプロケットＢ２との連結の状態が変更されることで変速段が変更される。チェーンＢ３が複数のリアスプロケットＢ２のいずれか１つと連結する場合、複数の変速段のうちの１つが選択される。外装変速機Ｆは、チェーンＢ３をフレームＡ１２から離れる方向またはフレームＡ１２に近づく方向に移動させることで変速段を変更する。

キーシリンダＨは、自転車Ａに設けられるロック装置(図示略)と連結される。ロック装置は、複数の動作状態を取り得る。複数の動作状態は、少なくともロック状態およびアンロック状態を含む。ロック状態は、後輪Ａ４をロックする動作状態である。アンロック状態は、後輪Ａ４をロックしない動作状態である。キーシリンダＨは、複数の動作状態を取り得る。複数の動作状態は、少なくとも第１動作状態および第２動作状態を含む。第１動作状態は、ロック装置をロック状態に設定する動作状態である。第２動作状態は、ロック装置をアンロック状態に設定する動作状態である。キーシリンダＨの動作状態は、キーシリンダＨに挿入可能なキーの操作に応じて変更される。キーシリンダＨが第２動作状態の場合、キーシリンダＨに対してキーを挿入または抜去できる。キーシリンダＨに挿入されたキーが第１方向に操作される場合、キーシリンダＨが第１動作状態に設定される。第１動作状態のキーシリンダＨにおいてキーが第２方向に操作される場合、キーシリンダＨが第２動作状態に設定される。

図２または図３に示されるように、自転車用動力伝達機構１０は、入力部１２、駆動部１４、連結部１６、設定部１８、および、制御部２０(図１参照)を備える。自転車用動力伝達機構１０は、好ましくは、ハブ軸２２、電源２４(図４参照)、発電部２６(図４参照)、および、無線通信ユニット２８(図４参照)をさらに備える。自転車用動力伝達機構１０は、連結部１６、設定部１８、制御部２０、電源２４、発電部２６、および、無線通信ユニット２８以外の構成については、特開２００７−１１３７１３号公報が開示している自転車用動力伝達機構(以下では「第１先行発明」)の構成と実質的に同一である。このため、以下では、自転車用動力伝達機構１０と第１先行発明との相違点を中心に説明し、自転車用動力伝達機構１０と第１先行発明との実質的に同じ構成については、その説明の一部または全部を省略する。

図３に示される入力部１２は、人力駆動力が入力される。入力部１２および駆動部１４の一方は、筒状部材３０を含む。図３に示される例では、入力部１２は、筒状部材３０を含む。一例によれば、筒状部材３０は、フリーホイールである。筒状部材３０は、ハブ軸２２が挿入される。筒状部材３０は、複数のリアスプロケットＢ２(図２参照)と連結される。複数のリアスプロケットＢ２に人力駆動力が入力された場合、筒状部材３０は、複数のリアスプロケットＢ２と一体的にハブ軸２２回りに回転する。

入力部１２および駆動部１４の他方は、軸状部材３２を含む。図３に示される例では、駆動部１４は、軸状部材３２およびハブシェル３４を含む。駆動部１４は、入力部１２から伝達される人力駆動力によって駆動される。軸状部材３２は、筒状部材３０に挿入される。軸状部材３２は、中空形状である。ハブ軸２２は、軸状部材３２に挿入される。軸状部材３２の中心軸心は、ハブ軸２２の中心軸心、および、筒状部材３０の中心軸心と一致する。軸状部材３２は、ハブ軸２２に対して回転可能に設けられる。軸状部材３２は、ハブシェル３４と連結される。

ハブ軸２２は、ハブシェル３４に挿入される。ハブ軸２２は、後輪Ａ４の車軸Ａ４１(図１参照)に固定される。ハブシェル３４は、一対のハブフランジ３４Ａを含む。一対のハブフランジ３４Ａは、スポークＡ６(図１参照)が連結される。ハブ軸２２は、いわゆるクイックレバー式の構造を含む。

連結部１６は、入力部１２からの駆動力が駆動部１４に伝達されるように入力部１２と駆動部１４とを連結する。連結部１６は、第１部材３６、第２部材３８、および、付勢部材４０を含む。

第１部材３６は、入力部１２および駆動部１４の一方に設けられる。図３に示される例では、第１部材３６は、入力部１２に設けられる。第１部材３６は、ラチェット３６Ａを含む。ラチェット３６Ａは、入力部１２の筒状部材３０の内周面に設けられる。ラチェット３６Ａは、筒状部材３０の周方向に沿って設けられる。第１例では、ラチェット３６Ａは、筒状部材３０の周方向における内周面の全周に設けられる。第２例では、ラチェット３６Ａは、筒状部材３０の周方向における内周面の一部に設けられる。

第２部材３８は、入力部１２および駆動部１４の他方に設けられる。図３に示される例では、第２部材３８は、駆動部１４に設けられる。第２部材３８は、複数の爪部材３８Ａを含む。複数の爪部材３８Ａは、ラチェット３６Ａと係合可能である。複数の爪部材３８Ａは、軸状部材３２に取り付けられる。複数の爪部材３８Ａは、軸状部材３２の中心軸心に関する周方向に並べられる。周方向に隣り合う爪部材３８Ａの間に一定の間隔が設けられる。一例では、軸状部材３２に設けられる爪部材３８Ａの数は、４つである。周方向に隣り合う爪部材３８Ａの間隔は９０度である。

連結部１６は、複数の状態を取り得る。複数の状態は、少なくとも第１状態および第２状態を含む。第１状態は、入力部１２と駆動部１４とが連結する状態である。第２状態は、入力部１２と駆動部１４とが連結しない状態である。設定部１８は、アクチュエータ４４（図４参照）を含む。設定部１８は、アクチュエータ４４によって連結部１６を駆動する。設定部１８は、制御部２０によるアクチュエータ４４の制御に応じて連結部１６を第１状態および第２状態の一方に設定する。アクチュエータ４４によって設定部１８の押圧部材４２が駆動することで、複数の爪部材３８Ａとラチェット３６Ａとの関係が変更される。複数の爪部材３８Ａのうちの少なくとも１つがラチェット３６Ａと係合する場合、連結部１６は第１状態に設定される。複数の爪部材３８Ａの全てがラチェット３６Ａと係合しない場合、連結部１６は第２状態に設定される。

付勢部材４０は、爪部材３８Ａがラチェット３６Ａに係合するように爪部材３８Ａをラチェット３６Ａに向けて付勢する。付勢部材４０は、軸状部材３２に設けられる。付勢部材４０は、例えば、環状のばねである。

設定部１８は、押圧部材４２、および、アクチュエータ４４(図４参照)を含む。
図５に示されるように、押圧部材４２は、環状部４２Ａおよび複数の爪接触部４２Ｂを含む。環状部４２Ａは、軸状部材３２(図３参照)が挿入される。環状部４２Ａは、軸状部材３２回りに回転可能に設けられる。環状部４２Ａの中心軸心は、軸状部材３２の中心軸心、ハブ軸２２の中心軸心、および、筒状部材３０の中心軸心と一致する。

複数の爪接触部４２Ｂは、環状部４２Ａと一体的に形成される。爪接触部４２Ｂは、環状部４２Ａの側面からハブシェル３４(図３参照)に向けて突出する。爪接触部４２Ｂの数は、任意である。第１例によれば、爪接触部４２Ｂの数は、爪部材３８Ａの数と等しい。第２例によれば、爪接触部４２Ｂの数は、爪部材３８Ａの数よりも多い。第３例によれば、爪接触部４２Ｂの数は、爪部材３８Ａの数よりも少ない。図５に示される例では、爪接触部４２Ｂの数は、爪部材３８Ａの数と等しい。複数の爪接触部４２Ｂは、環状部４２Ａの中心軸心に関する周方向に並べられる。周方向に隣り合う爪接触部４２Ｂの間に一定の間隔が設けられる。周方向に隣り合う爪接触部４２Ｂの間隔は９０度である。各爪接触部４２Ｂと対応する各爪部材３８Ａとが接触していないとき、各爪部材３８Ａは、付勢部材４０の付勢力により、軸状部材３２からラチェット３６Ａに向けて突出し、ラチェット３６Ａと係合する。このため、連結部１６は、第１状態を取り得る。各爪接触部４２Ｂと対応する各爪部材３８Ａとが接触しているとき、爪部材３８Ａは、対応する爪接触部４２Ｂにより環状部４２Ａの径方向に押さえつけられる。このため、連結部１６は、第２状態を取り得る。

図４に示されるアクチュエータ４４は、電気エネルギーで駆動される。アクチュエータ４４は、電気モータ４４Ａを含む。電気モータ４４Ａは、例えば、筒状部材３０の内周面と軸状部材３２の外周面との間に配置される。電気モータ４４Ａは、入力部１２(図３参照)と同軸上に配置される。アクチュエータ４４は、設定部１８の押圧部材４２を駆動することによって、連結部１６を第１状態または第２状態に設定する。アクチュエータ４４は、連結部１６が第１状態のときに押圧部材４２の環状部４２Ａを軸状部材３２に対して第１方向に回転させることにより、各爪接触部４２Ｂと各爪部材３８Ａとを接触させて連結部１６を第２状態に設定する。アクチュエータ４４は、連結部１６が第２状態のときに押圧部材４２の環状部４２Ａを軸状部材３２に対して第２方向に回転させることにより、各爪接触部４２Ｂを各爪部材３８Ａから離間させて、連結部１６を第１状態に設定する。アクチュエータ４４は、制御部２０により制御される。

電源２４は、アクチュエータ４４に電力を供給する。一例によれば、電源２４は、蓄電機構である。発電部２６は、駆動部１４の動作に応じて発電する。発電部２６は、発電した電力を電源２４に供給する。発電部２６の具体的な構成は、任意に選択可能である。発電部２６は、例えば、ハブシェル３４(図３参照)内に配置されるダイナモである。無線通信ユニット２８は、外部機器５０と無線通信可能である。外部機器５０の具体的な構成は任意に選択可能である。一例では、外部機器５０は、自転車Ａのユーザが所持しているスマートフォンまたはタブレット端末である。

制御部２０の具体的な構成は任意に選択可能である。第１例では、制御部２０は、演算処理部および記憶部を含む。第２例では、制御部２０は、演算処理部を含み、記憶部を含まない。記憶部は、制御部２０とは別に設けられる。制御部２０の一例は、プロセッサである。演算処理部の一例は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)またはＭＰＵ(Micro Processing Unit)である。記憶部の一例は、メモリである。

制御部２０は、所定条件に応じて設定部１８を制御する設定部制御を実行する。制御部２０は、設定部制御において、人手によって操作される操作部Ｅ１(図１参照)への入力に応じて設定部１８を制御する。第１例によれば、制御部２０は、操作部Ｅ１の主電源がオンからオフになることに応じて、連結部１６が第１状態から第２状態になるように設定部１８を制御する。第２例によれば、制御部２０は、操作部Ｅ１への無入力状態が第１所定時間以上継続し、かつ、自転車Ａの停止状態が第２所定時間以上継続することに応じて、連結部１６が第１状態から第２状態になるように設定部１８を制御する。第１所定時間は、操作部Ｅ１が操作されていないことにより、ユーザが自転車Ａに乗っていないと判定できる時間である。第２所定時間は、自転車Ａが停止していることにより、自転車Ａにユーザが乗っていないと判定できる時間である。

制御部２０は、設定部制御において、外部機器５０からの無線通信ユニット２８への入力に応じて設定部１８を制御する。第１例によれば、制御部２０は、外部機器５０から無線通信ユニット２８への第１無線信号の入力に応じて、連結部１６が第１状態から第２状態になるように設定部１８を制御する。第１無線信号は、例えば、ユーザが自転車Ａを所定の場所に停車させてユーザが自転車Ａから離れることを要求するときに外部機器５０から送信される信号である。制御部２０は、無線通信ユニット２８への第１無線信号とは異なる第２無線信号の入力に応じて、連結部１６が第２状態から第１状態になるように設定部１８を制御する。第２無線信号は、例えば、停車している自転車Ａにユーザが近づき、自転車Ａの使用を要求するときに外部機器５０から送信される信号である。制御部２０は、設定部制御において、無線通信ユニット２８への無入力状態が所定期間以上継続することに応じて、連結部１６が第１状態から第２状態になるように設定部１８を制御する。

制御部２０は、設定部制御において、自転車Ａに設けられるキーシリンダＨ(図１参照)への入力に応じて設定部１８を制御する。制御部２０は、キーシリンダＨからキーが抜かれることに応じて、連結部１６が第１状態から第２状態になるように設定部１８を制御する。制御部２０は、キーシリンダＨにキーが挿入されることに応じて、連結部１６が第２状態から第１状態になるように設定部１８を制御する。

図６および図７を参照して、設定部制御の一例について説明する。
図６に示されるように、制御部２０は、ステップＳ１１において、連結部１６が第２状態か否かを判定する。制御部２０は、例えば、アクチュエータ４４の稼働履歴に基づいてステップＳ１１の判定処理を実行する。ステップＳ１１が肯定判定の場合、すなわち、連結部１６が第２状態である場合、ステップＳ１２の処理が実行される。

図７に示されるように、制御部２０は、ステップＳ１２において、キーシリンダＨにキーが挿入されたか否かを判定する。ステップＳ１２が肯定判定の場合、すなわち、キーシリンダＨにキーが挿入された場合、ステップＳ１３の処理が実行される。ステップＳ１２が否定判定の場合、すなわち、キーシリンダＨにキーが挿入されていない場合、ステップＳ１４の処理が実行される。

制御部２０は、ステップＳ１３において、連結部１６が第２状態から第１状態となるように設定部１８を制御する。
制御部２０は、ステップＳ１４において、無線通信ユニット２８に第２無線信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ１４が肯定判定の場合、ステップＳ１３の処理が実行される。ステップＳ１４が否定判定の場合、設定部制御は終了される。

図６に示されるように、ステップＳ１１が否定判定の場合、すなわち、連結部１６が第１状態である場合、ステップＳ１５の処理が実行される。
制御部２０は、ステップＳ１５において、操作部Ｅ１の主電源がオンからオフに切り替わったか否かを判定する。ステップＳ１５が肯定判定の場合、ステップＳ１９が実行される。ステップＳ１５が否定判定の場合、ステップＳ１６が実行される。

制御部２０は、ステップＳ１６において、操作部Ｅ１への無入力状態が第１所定時間以上継続し、かつ、自転車Ａの停止状態が第２所定時間以上継続したか否かを判定する。ステップＳ１６が肯定判定の場合、ステップＳ１９の処理が実行される。ステップＳ１６が否定判定の場合、ステップＳ１７の処理が実行される。

制御部２０は、ステップＳ１７において、無線通信ユニット２８に第１無線信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ１７が肯定判定の場合、ステップＳ１９の処理が実行される。ステップＳ１７が否定判定の場合、ステップＳ１８の処理が実行される。

制御部２０は、ステップＳ１８において、無線通信ユニット２８への無入力状態が所定期間以上継続したか否かを判定する。ステップＳ１８が否定判定の場合、設定部制御は終了される。ステップＳ１８が肯定判定の場合、ステップＳ１９が実行される。
制御部２０は、ステップＳ１９において、連結部１６が第１状態から第２状態となるように設定部１８を制御する。

自転車用動力伝達機構１０の動作について説明する。
図８に示されるように、連結部１６が第１状態のとき、各爪部材３８Ａは、付勢部材４０(図３参照)の付勢力により、軸状部材３２からラチェット３６Ａに向けて突出する。このため、各爪部材３８Ａとラチェット３６Ａとが係合する。連結部１６が第１状態のときに、リアスプロケットＢ２に人力駆動力が伝達されてリアスプロケットＢ２が前転した場合、人力駆動力は、筒状部材３０、第１部材３６、第２部材３８、軸状部材３２、ハブシェル３４、および、後輪Ａ４の順に伝達される。

図９に示されるように、連結部１６が第２状態のとき、各爪部材３８Ａは、対応する爪接触部４２Ｂにより押さえつけられるため、ラチェット３６Ａから離間する。このため、各爪部材３８Ａは、ラチェット３６Ａと係合しない。連結部１６が第２状態のときに、リアスプロケットＢ２に人力駆動力が伝達されてリアスプロケットＢ２が前転した場合、第１部材３６から第２部材３８に人力駆動力が伝達されないため、筒状部材３０は、ハブ軸２２回りに空転する。このため、人力駆動力は、後輪Ａ４に伝達されない。

(第２実施形態)
図１０を参照して、第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００について説明する。第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００は、連結部６４、設定部６６、制御部２０、電源２４、発電部２６、および、無線通信ユニット２８以外の構成については、特開２０１１−１６４７９号公報が開示している自転車用内装変速ハブ(以下では「第２先行発明」)の構成と実質的に同一である。また、第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００の制御部２０、電源２４、発電部２６、および、無線通信ユニット２８は、第１実施形態の自転車用動力伝達機構１０と同様の構成である。このため、以下では、第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００と第２先行発明との相違点を中心に説明し、第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００と第２先行発明との実質的に同じ構成については、その説明の一部または全部を省略する。また、第１実施形態の自転車用動力伝達機構１０と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、その説明の一部または全部を省略する。

第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００は、入力部６０、駆動部６２、連結部６４、設定部６６、および、制御部２０を備える。自転車用動力伝達機構１００は、好ましくは、ハブ軸２２、電源２４、発電部２６、無線通信ユニット２８、および、遊星歯車機構６８をさらに備える。

入力部６０は、人力駆動力が入力される。入力部６０は、筒状の部材である。入力部６０は、ハブ軸２２とハブシェル３４との間に配置される。入力部６０は、複数のリアスプロケットＢ２と連結される。複数のリアスプロケットＢ２に人力駆動力が入力された場合、入力部６０は、複数のリアスプロケットＢ２と一体的にハブ軸２２回りに回転する。

駆動部６２は、中継部材７０およびハブシェル３４を含む。駆動部６２は、入力部６０から伝達される人力駆動力によって駆動される。中継部材７０は、筒状である。中継部材７０は、ハブ軸２２が挿入される。中継部材７０の中心軸心は、ハブ軸２２の中心軸心、および、入力部６０中心軸心と一致する。中継部材７０は、ハブ軸２２に対して回転可能に設けられる。中継部材７０は、遊星歯車機構６８のキャリア６８Ａと連結される。中継部材７０は、連結部６４を介してハブシェル３４と連結される。

連結部６４は、入力部６０からの駆動力が駆動部６２に伝達されるように入力部６０と駆動部６２とを連結する。連結部６４は、第１部材７２、第２部材７４、および、付勢部材７６を含む。

第１部材７２は、駆動部６２に設けられる。第１部材７２は、ラチェット７２Ａを含む。ラチェット７２Ａは、ハブシェル３４の内周面に設けられる。ラチェット７２Ａは、ハブシェル３４の周方向に沿って設けられる。ラチェット７２Ａは、ハブシェル３４の内周面における周方向の全周に設けられる。

第２部材７４は、駆動部６２に設けられる。第２部材７４は、複数の爪部材７４Ａを含む。複数の爪部材７４Ａは、ラチェット７２Ａと係合することが可能である。複数の爪部材７４Ａは、中継部材７０に取り付けられる。複数の爪部材７４Ａは、中継部材７０の周方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。一例では、爪部材７４Ａは、中継部材７０の周方向に沿って４つ配置される。周方向に隣り合う爪部材７４Ａの間隔は９０度である。アクチュエータ４４によって設定部６６の押圧部材７８が駆動することで、複数の爪部材７４Ａとラチェット７２Ａとの関係が変更される。複数の爪部材７４Ａのうちの少なくとも１つがラチェット７２Ａと係合する場合、連結部６４は第１状態に設定される。複数の爪部材７４Ａの全てがラチェット７２Ａと係合しない場合、連結部６４は第２状態に設定される。

付勢部材７６は、爪部材７４Ａがラチェット７２Ａに係合するように爪部材７４Ａをラチェット７２Ａに向けて付勢する。付勢部材７６は、中継部材７０に設けられる。付勢部材７６、例えば、環状のばねである。

設定部６６は、第１状態と第２状態とのいずれか一方に連結部６４を設定する。設定部１８は、押圧部材７８を含む。

押圧部材７８は、環状部７８Ａおよび爪接触部７８Ｂを含む。環状部７８Ａは、ハブ軸２２が挿入される。環状部７８Ａは、ハブ軸２２回りに回転可能に設けられる。環状部７８Ａの中心軸心は、中継部材７０の中心軸心、ハブ軸２２の中心軸心、および、入力部６０の中心軸心と一致する。

複数の爪接触部７８Ｂは、環状部７８Ａと一体的に形成される。爪接触部７８Ｂは、環状部７８Ａの端面から入力部６０に向けて突出する。第１例によれば、爪接触部７８Ｂの数は、爪部材７４Ａの数と等しい。第２例によれば、爪接触部７８Ｂの数は、爪部材７４Ａの数よりも多い。第３例によれば、爪接触部７８Ｂの数は、爪部材７４Ａの数よりも少ない。図１０に示される例では、爪接触部７８Ｂの数は、爪部材７４Ａの数と等しい。複数の爪接触部７８Ｂは、環状部７８Ａの中心軸心に関する周方向に並べられる。周方向に隣り合う爪接触部７８Ｂの間に一定の間隔が設けられる。一例では、環状部７８Ａに設けられる爪接触部７８Ｂの数は、４つである。周方向に隣り合う爪接触部７８Ｂの間隔は９０度である。

自転車用動力伝達機構１００の動作について説明する。
連結部６４が第１状態のとき、各爪部材７４Ａは、付勢部材７６の付勢力により、中継部材７０からラチェット７２Ａに向けて突出する。このため、各爪部材７４Ａとラチェット７２Ａとが係合する。連結部６４が第１状態のときに、リアスプロケットＢ２に人力駆動力が伝達されてリアスプロケットＢ２が前転した場合、人力駆動力は、入力部６０、遊星歯車機構６８のキャリア６８Ａ、中継部材７０、第２部材７４、第１部材７２、ハブシェル３４、および、後輪Ａ４の順に伝達される。

連結部６４が第２状態のとき、各爪部材７４Ａは、対応する爪接触部４２Ｂにより押さえつけられるため、ラチェット７２Ａから離間する。このため、各爪部材７４Ａとラチェット７２Ａとは係合しない。連結部６４が第２状態のときに、リアスプロケットＢ２に人力駆動力が伝達されてリアスプロケットＢ２が前転した場合、人力駆動力が第２部材７４から第１部材７２に伝達されないため、入力部６０、キャリア６８Ａ、および、中継部材７０は、ハブ軸２２回りに空転する。このため、人力駆動力は後輪Ａ４に伝達されない。

なお、クランク軸Ｇ１とフロントスプロケットＢ１との間にワンウェイクラッチ（連結部１６、６４）を設ける場合、当該ワンウェイクラッチの状態を制御するように第１実施形態の自転車用動力伝達機構１０または第２実施形態の自転車用動力伝達機構１００と同様の自転車用動力伝達機構をクランク軸Ｇ１とフロントスプロケットＢ１との間に設けてもよい。入力部１２、６０から駆動部１４、６２への人力駆動力の伝達状態を切り替えることにより、人力駆動力によって自転車Ａを駆動可能な状態と人力駆動力によって自転車Ａを駆動不可能な状態とに切り替えることができる限り、この発明の自転車用動力伝達機構１０、１００は自転車Ａの任意の位置に設けられる。

また、上述の各実施形態では、設定部１８、６６が電気エネルギーで駆動されるアクチュエータ４４を含む場合について説明したが、アクチュエータ４４は、例えば、ボーデンケーブルを介して人手によって操作されるように構成されてもよい。

さらに、図６および図７の設定部制御の一例において、ステップＳ１６〜Ｓ１８の少なくとも一つは省略されうる。同様に、ステップＳ１２およびＳ１４のいずれか一方は省略されうる。

１０、１００…自転車用動力伝達機構、１２、６０…入力部、１４、６２…駆動部、１６、６４…連結部、１８、６６…設定部、２０…制御部、２４…電源、２６…発電部、２８…無線通信ユニット、３０…筒状部材、３２…軸状部材、３６、７２…第１部材、３６Ａ、７２Ａ…ラチェット、３８、７４…第２部材、３８Ａ、７４Ａ…爪部材、４０、７６…付勢部材、４２、７８…押圧部材、４４…アクチュエータ、５０…外部機器、Ｅ１…操作部、Ｈ…キーシリンダ。

Claims (22)

1. 人力駆動力が入力される入力部と、
   前記入力部から伝達される前記人力駆動力によって駆動される駆動部と、
   前記入力部からの人力駆動力が前記駆動部に伝達されるように前記入力部と前記駆動部とを連結する連結部と、
   前記入力部と前記駆動部とを連結する第１状態と、前記入力部と前記駆動部との連結を解除する第２状態と、のいずれか一方に前記連結部を設定する設定部と、
   所定条件に応じて前記設定部を制御する制御部とを備える、自転車用動力伝達機構。
2. 前記連結部は、前記入力部および前記駆動部の一方に設けられる第１部材、前記第１部材と係合するように前記入力部および前記駆動部の他方に設けられる第２部材を含む、請求項１に記載の自転車用動力伝達機構。
3. 前記第１部材は、ラチェットを含み、
   前記第２部材は、爪部材を含み、
   前記連結部は、前記爪部材が前記ラチェットに係合するように前記爪部材を前記ラチェットに向けて付勢する付勢部材をさらに含む、請求項２に記載の自転車用動力伝達機構。
4. 前記入力部および前記駆動部の一方は、筒状部材を含み、
   前記入力部および前記駆動部の他方は、前記筒状部材に挿入される軸状部材を含み、
   前記ラチェットは、前記筒状部材に設けられ、
   前記爪部材は、前記軸状部材に設けられる、請求項３に記載の自転車用動力伝達機構。
5. 前記設定部は、前記付勢部材の付勢力に反して前記爪部材を押圧することによって前記ラチェットから前記爪部材を離間させる押圧部材、および、前記押圧部材を駆動することによって前記第２状態に設定するアクチュエータを含む、請求項３または４に記載の自転車用動力伝達機構。
6. 前記アクチュエータは、電気エネルギーで駆動される、請求項５に記載の自転車用動力伝達機構。
7. 前記アクチュエータは、前記入力部と同軸上に配置される電気モータを含む、請求項６に記載の自転車用動力伝達機構。
8. 前記設定部は、前記制御部による前記アクチュエータの制御に応じて前記連結部を前記第１状態および前記第２状態の一方に設定する、請求項７に記載の自転車用動力伝達機構。
9. 前記アクチュエータに電力を供給する電源をさらに備える、請求項６〜８のいずれか一項に記載の自転車用動力伝達機構。
10. 前記電源は、蓄電機構である、請求項９に記載の自転車用動力伝達機構。
11. 前記駆動部の動作に応じて発電し、発電した電力を前記蓄電機構に供給する発電部をさらに備える、請求項１０に記載の自転車用動力伝達機構。
12. 前記入力部は、フリーホイールを含み、
    前記駆動部は、ハブシェルを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の自転車用動力伝達機構。
13. 前記制御部は、人手によって操作される操作部への入力に応じて前記設定部を制御する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の自転車用動力伝達機構。
14. 前記制御部は、前記操作部の主電源がオフになることに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する、請求項１３に記載の自転車用動力伝達機構。
15. 前記制御部は、前記操作部への無入力状態が第１所定時間以上継続し、かつ、前記自転車の停止状態が第２所定時間以上継続することに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する、請求項１３または１４に記載の自転車用動力伝達機構。
16. 外部機器と無線通信可能な無線通信ユニットをさらに含み、
    前記制御部は、前記外部機器からの前記無線通信ユニットへの入力に応じて前記設定部を制御する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自転車用動力伝達機構。
17. 前記制御部は、前記無線通信ユニットへの第１無線信号の入力に応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する、請求項１６に記載の自転車用動力伝達機構。
18. 前記制御部は、前記無線通信ユニットへの第１無線信号とは異なる第２無線信号の入力に応じて、前記連結部が前記第１状態になるように前記設定部を制御する、請求項１６または１７に記載の自転車用動力伝達機構。
19. 前記制御部は、前記無線通信ユニットへの無入力状態が所定期間以上継続することに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の自転車用動力伝達機構。
20. 前記制御部は、自転車に設けられるキーシリンダへの入力に応じて前記設定部を制御する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の自転車用動力伝達機構。
21. 前記制御部は、前記キーシリンダからキーが抜かれることに応じて、前記連結部が前記第２状態になるように前記設定部を制御する、請求項２０に記載の自転車用動力伝達機構。
22. 前記制御部は、前記キーシリンダにキーが挿入されることに応じて、前記連結部が前記第１状態になるように前記設定部を制御する、請求項２０または２１に記載の自転車用動力伝達機構。
    

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