JP2018135022A - 電動アシスト自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】補助駆動ユニットを小型軽量化できる電動アシスト自転車を提供する。【解決手段】補助駆動ユニット９は、人力駆動力Ｆ１によって回転可能な入力回転軸１５と、電動駆動装置８によって回転可能な補助駆動軸１６と、人力駆動力Ｆ１に補助駆動力Ｆ２を加えた合力Ｆ３を出力可能な回転出力部１７と、複数段の速度に切り換え可能な変速機構１８と、入力回転軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成されて回転出力部１７へ伝達される低速用および高速用の回転伝達経路２０とを有し、変速機構１８は、回転出力部１７と一体に回転可能な出力側回転体２５と、補助駆動軸１６と一体に回転可能な出力側中間回転体２６と、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を断続する変速用クラッチ２７と、変速用クラッチ２７を切換る切換機構とを有している。【選択図】図４

Description

本発明は、ペダルからの踏力による人力駆動力に、電動駆動装置により発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車に関する。

従来、この種の電動アシスト自転車としては、図４０，図４１に示すように、モータ２０１を有する補助駆動ユニット２０２を備え、ペダル２０３からの踏力による人力駆動力Ｆ１に、モータ２０１により発生する補助駆動力Ｆ２を加えて走行可能であるものがある。

補助駆動ユニット２０２は、人力駆動力Ｆ１によって回転可能なクランク軸２０４と、モータ２０１によって回転可能な中間軸２０５と、人力駆動力Ｆ１に補助駆動力Ｆ２を加えた合力Ｆ３を出力可能な合力伝達体２０６と、複数段の速度に切り換え可能な減速機構２０７とを有している。

クランク軸２０４の外周には、人力駆動力Ｆ１が伝達される人力伝達体２０８と、人力駆動力Ｆ１とモータ２０１からの補助駆動力Ｆ２とが合成された合力Ｆ３が伝達される合力伝達体２０６とが配設されている。

減速機構２０７は、低速用減速歯車２０９と、高速用減速歯車２１０と、低速用減速歯車２０９から合力伝達体２０６への駆動力伝達経路に配設された低速用一方向クラッチ２１１と、高速用減速歯車２１０から合力伝達体２０６への駆動力伝達経路に配設された高速用一方向クラッチ２１２と、高速用一方向クラッチ２１２に係脱自在に配設された選択体２１３と、クランク軸２０４と平行に配設された中間軸２０５と、中間軸２０５に設けられた複数の中間軸減速歯車２１４，２１５とを有している。

低速用減速歯車２０９と低速用中間軸減速歯車２１４とが歯合し、高速用減速歯車２１０と高速用中間軸減速歯車２１５とが歯合している。低速用減速歯車２０９と高速用減速歯車２１０とはそれぞれ、クランク軸２０４の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力Ｆ１および補助駆動力Ｆ２が伝達される。選択体２１３は、図４０に示すように高速用一方向クラッチ２１２への係合時にはこの高速用一方向クラッチ２１２をフリー状態とし、図４１に示すように高速用一方向クラッチ２１２からの離脱時にはこの高速用一方向クラッチ２１２を機能させる。

これによると、図４０に示すように、選択体２１３を高速用一方向クラッチ２１２に係合させてフリー状態とすると、低速用一方向クラッチ２１１だけが作動する。このため、人力駆動力Ｆ１が、クランク軸２０４から人力伝達体２０８、低速用減速歯車２０９を経て、合力伝達体２０６に伝達されるとともに、モータ２０１からの補助駆動力Ｆ２が、中間軸２０５から低速用中間軸減速歯車２１４、低速用減速歯車２０９を経て、合力伝達体２０６に伝達される。これにより、低速段に切り換えられて、人力駆動力Ｆ１と補助駆動力Ｆ２との合力Ｆ３が合力伝達体２０６に伝達されて出力される。

また、図４１に示すように、選択体２１３を高速用一方向クラッチ２１２から離脱させると、低速用一方向クラッチ２１１に加えて高速用一方向クラッチ２１２も機能する。このため、人力駆動力Ｆ１が、クランク軸２０４から人力伝達体２０８、低速用減速歯車２０９、低速用中間軸減速歯車２１４、中間軸２０５、高速用中間軸減速歯車２１５、高速用減速歯車２１０を経て、合力伝達体２０６に伝達されるとともに、モータ２０１からの補助駆動力Ｆ２が、中間軸２０５から高速用中間軸減速歯車２１５、高速用減速歯車２１０を経て、合力伝達体２０６に伝達される。これにより、高速段に切り換えられて、人力駆動力Ｆ１と補助駆動力Ｆ２との合力Ｆ３が合力伝達体２０６に伝達されて出力される。

尚、上記のような電動アシスト自転車は例えば下記特許文献１に記載されている。

特許第５８９１３６３号

しかしながら上記の従来形式では、合力伝達体２０６の回転トルクは中間軸２０５の回転トルクよりも大きくなるため、図４１に示すように、選択体２１３を高速用一方向クラッチ２１２から離脱させて、高速用一方向クラッチ２１２を機能させ、高速用一方向クラッチ２１２を介して高速用減速歯車２１０と合力伝達体２０６とを回転方向において接続した場合、高速用減速歯車２１０に噛み合っている高速用一方向クラッチ２１２のカム２１６（ラチェット爪）に大きな荷重が作用する。このように、高速用一方向クラッチ２１２への負荷が大きいので、高速用一方向クラッチ２１２のカム２１６を高強度に保つたり、或いは、カム２１６の設置数を増やす等の必要があり、高速用一方向クラッチ２１２が大型化して重量も増加し、これに伴って補助駆動ユニット２０２が大型化して重量も増加するといった問題がある。

また、合力伝達体２０６の回転速度は中間軸２０５の回転速度よりも低くなるため、図４１に示すように、選択体２１３を高速用一方向クラッチ２１２から離脱させて、高速用一方向クラッチ２１２を機能させる際、高速用一方向クラッチ２１２のカム２１６が高速用減速歯車２１０の歯部２１０ａに噛み合うタイミングが遅くなる。従って、図４０に示す低速段から図４１に示す高速段へ切り換えるのに要する時間が長くなるといった問題がある。

本発明は、補助駆動ユニットを小型軽量化でき、また、低速段から高速段へ切り換えるのに要する時間を短縮することが可能な電動アシスト自転車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、電動駆動装置を有する補助駆動ユニットを備え、ペダルからの踏力による人力駆動力に、電動駆動装置により発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であって、
補助駆動ユニットは、人力駆動力によって回転可能な入力回転軸と、電動駆動装置によって回転可能な補助駆動軸と、人力駆動力に補助駆動力を加えた合力を出力可能な回転出力部と、複数段の速度に切り換え可能な変速機構と、入力回転軸に入力された人力駆動力と補助駆動軸に入力された補助駆動力とが合成されて回転出力部へ伝達される低速用および高速用の回転伝達経路とを有し、
低速用の回転伝達経路と高速用の回転伝達経路とは変速比率が異なっており、
変速機構は、回転出力部と一体に回転可能な出力側回転体と、補助駆動軸と一体に回転可能な出力側中間回転体と、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を断続する変速用クラッチと、変速用クラッチを切り換える切換機構とを有し、
切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を遮断した場合、低速用の回転伝達経路に切り換えられ、
切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続した場合、高速用の回転伝達経路に切り換えられるものである。

これによると、低速段に切り換える場合、切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を遮断する。これにより、低速用の回転伝達経路に切り換えられ、入力回転軸に入力された人力駆動力と補助駆動軸に入力された補助駆動力とが合成され、低速用の回転伝達経路を経て、回転出力部へ伝達される。

この際、回転出力部と共に出力側回転体も回転するため、出力側回転体の回転が出力側中間回転体に伝達されて、出力側中間回転体が回転するが、上記のように出力側中間回転体と補助駆動軸との間の回転伝達経路は遮断されているため、出力側中間回転体の回転は補助駆動軸に伝達されない。

また、高速段に切り換える場合、切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続する。これにより、高速用の回転伝達経路に切り換えられ、入力回転軸に入力された人力駆動力と補助駆動軸に入力された補助駆動力とが合成され、高速用の回転伝達経路を経て、回転出力部へ伝達される。

この際、変速用クラッチは補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続しており、補助駆動軸の回転トルクは回転出力部の回転トルクよりも小さくなるため、補助駆動軸に係合している変速用クラッチの係合体に作用する荷重が低減する。従って、変速用クラッチへの負荷が軽減され、変速用クラッチの係合体の強度を下げたり、或いは、係合体の設置数を減らすことができ、変速用クラッチを小型軽量化することができ、これに伴って、補助駆動ユニットを小型軽量化することができる。

また、補助駆動軸の回転速度は回転出力部の回転速度よりも高くなるため、変速用クラッチを切り換えて回転伝達経路を接続する際、変速用クラッチの係合体が補助駆動軸に噛み合うタイミングが早くなる。従って、低速段から高速段へ切り換えるのに要する時間が短縮される。

本第２発明における電動アシスト自転車は、変速機構は、入力回転軸の回転により回転可能な入力側回転体と、補助駆動軸と一体に回転可能な入力側中間回転体とを有し、
入力側回転体と出力側回転体と入力側中間回転体と出力側中間回転体とはそれぞれ歯車であり、
入力側回転体と入力側中間回転体とが歯合し、
出力側回転体と出力側中間回転体とが歯合しているものである。

これによると、低速段に切り換える場合、切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を遮断する。これにより、入力回転軸に入力された人力駆動力が入力回転軸から入力側回転体を経て回転出力部に伝達されるとともに、補助駆動軸に入力された補助駆動力が補助駆動軸から入力側中間回転体、入力側回転体を経て回転出力部に伝達される。これにより、人力駆動力と補助駆動力との合力が低速用の回転伝達経路を経て回転出力部へ伝達される。

また、高速段に切り換える場合、切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続する。これにより、入力回転軸に入力された人力駆動力が入力回転軸から入力側回転体、入力側中間回転体、補助駆動軸、出力側中間回転体、出力側回転体、回転出力部に伝達されるとともに、補助駆動軸に入力された補助駆動力が補助駆動軸から出力側中間回転体、出力側回転体、回転出力部に伝達される。これにより、人力駆動力と補助駆動力との合力が高速用の回転伝達経路を経て回転出力部へ伝達される。

本第３発明における電動アシスト自転車は、入力回転軸と入力側回転体との間の回転伝達経路に、人力駆動力を入力回転軸から入力側回転体へ伝達するが、電動駆動装置側からの補助駆動力を入力側回転体から入力回転軸へ伝達しないようにする入力側の一方向クラッチが設けられているものである。

これによると、入力回転軸に入力された人力駆動力は入力側の一方向クラッチを介して入力回転軸から入力側回転体に伝達されるが、電動駆動装置側からの補助駆動力は入力側の一方向クラッチによって入力側回転体から入力回転軸へ伝達されない。

本第４発明における電動アシスト自転車は、変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を遮断した場合、電動駆動装置側からの補助駆動力を入力側回転体から回転出力部へ伝達し、変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続した場合、電動駆動装置側からの補助駆動力を入力側回転体から回転出力部へ伝達しないようにする出力側の一方向クラッチが入力側回転体と回転出力部との間の回転伝達経路に設けられているものである。

これによると、低速段に切り換えた場合、変速用クラッチによって、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が遮断され、出力側の一方向クラッチによって、電動駆動装置側からの補助駆動力が補助駆動軸から入力側中間回転体、入力側回転体を経て回転出力部に伝達される。

また、高速段に切り換えた場合、変速用クラッチによって、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、出力側の一方向クラッチによって、電動駆動装置側からの補助駆動力は、入力側回転体から回転出力部へ伝達されず、補助駆動軸から出力側中間回転体、出力側回転体を経て回転出力部に伝達される。

本第５発明における電動アシスト自転車は、電動駆動装置の回転軸に歯部が形成され、
補助駆動軸に補助駆動力伝達用回転体が設けられ、
補助駆動力伝達用回転体は、歯車であって、電動駆動装置の回転軸の歯部に歯合しており、
補助駆動軸と補助駆動力伝達用回転体との間に、人力駆動力を切断するための一方向クラッチが設けられているものである。

これによると、電動駆動装置の回転軸が回転することにより、回転軸の回転が補助駆動力伝達用回転体を介して補助駆動軸に伝わり、補助駆動軸が回転する。これにより、補助駆動力が電動駆動装置から補助駆動軸に入力される。

また、補助駆動力伝達用回転体の歯数を電動駆動装置の回転軸の歯数よりも多くすることによって、低速用の回転伝達経路と高速用の回転伝達経路とにおける各変速比率をそれぞれ大きく設定することができる。

また、人力駆動力を切断するための一方向クラッチは、入力側回転体側からの人力駆動力を電動駆動装置側に伝達しないように動作する。これにより、電動駆動装置が補助駆動力を発生していない場合に、ペダルからの踏力により電動駆動装置の回転軸が強制的に回転されることを阻止して、搭乗者のペダルを漕ぐ力を軽減することができる。

本第６発明における電動アシスト自転車は、電動駆動装置の回転軸の両端部がそれぞれ回転軸用軸受部材によって回転自在に支持されているものである。

これによると、回転軸の軸心が径方向へぶれるのを防止することができ、回転軸の回転が安定する。

本第７発明における電動アシスト自転車は、出力側中間回転体は円環状に形成され、
補助駆動軸が出力側中間回転体に挿通され、
変速用クラッチは、出力側中間回転体に設けられた揺動自在な係合体と、補助駆動軸の外周に形成された係合部と、係合体用付勢部材とを有し、
係合体は、係合部に係脱自在であるとともに、係合体用付勢部材によって係合方向に付勢されており、
切換機構は、補助駆動軸の外部から、係合体を係合部に係脱させるものである。

これによると、切換機構が、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力に抗して、係合体を補助駆動軸の係合部から離脱させることにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が切断され、低速段に切り換えられる。これにより、入力回転軸に入力された人力駆動力と補助駆動軸に入力された補助駆動力とが合成され、低速用の回転伝達経路を経て、回転出力部へ伝達される。

また、切換機構が、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力を利用して、係合体を係合部に係合させることにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、高速段に切り換えられる。これにより、入力回転軸に入力された人力駆動力と補助駆動軸に入力された補助駆動力とが合成され、高速用の回転伝達経路を経て、回転出力部へ伝達される。

この際、補助駆動軸の回転トルクは回転出力部の回転トルクよりも小さくなるため、補助駆動軸の係合部に係合している変速用クラッチの係合体に作用する力が低減する。

また、補助駆動軸の回転速度は回転出力部の回転速度よりも高くなるため、変速用クラッチを切り換えて回転伝達経路を接続する際、変速用クラッチの係合体が補助駆動軸の係合部に噛み合うタイミングが早くなる。

本第８発明における電動アシスト自転車は、切換機構は、切換リングと、切換リングを補助駆動軸の軸心方向へ移動させる切換用移動装置とを有し、
補助駆動軸が切換リングに挿入され、
切換リングが遮断位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力に抗して、一端部が切換リングの内周部によって内側へ押され、他端部が係合部から離脱し、
切換リングが接続位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力によって、他端部が係合部に係合するものである。

これによると、切換機構の切換リングを遮断位置に移動させることにより、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力に抗して、係合体の一端部が切換リングの内周部によって内側へ押され、係合体の他端部が補助駆動軸の係合部から離脱する。これにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が切断され、低速段に切り換えられる。

また、切換リングを接続位置に移動させることにより、係合体の他端部が係合体用付勢部材の付勢力によって係合部に係合する。これにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、高速段に切り換えられる。

本第９発明における電動アシスト自転車は、切換用移動装置は、アーム部材と、軸心方向へ移動自在に保持された切換軸と、切換軸を移動させる切換用駆動装置とを有し、
切換リングはアーム部材を介して切換軸と一体的に軸心方向へ移動自在であるものである。

これによると、切換用駆動装置で切換軸を軸心方向へ移動させることにより、切換リングが切換軸と一体的に軸心方向へ移動して遮断位置と接続位置とに切り換えられる。

本第１０発明における電動アシスト自転車は、補助駆動軸の先端部が補助駆動軸用軸受部材を介して回転自在に支持され、
補助駆動軸用軸受部材の外径は切換リングの内径よりも小さいものである。

これによると、切換リングが接続位置に移動した場合、切換リングが補助駆動軸用軸受部材の径方向における外側に位置し、切換リングと補助駆動軸用軸受部材とが補助駆動軸の軸心方向において重複する。このため、補助駆動ユニットを補助駆動軸の軸心方向において短縮することができる。

本第１１発明における電動アシスト自転車は、出力側中間回転体は円環状に形成され、
補助駆動軸が出力側中間回転体に挿通され、
変速用クラッチは、補助駆動軸に設けられた揺動自在な係合体と、出力側中間回転体の内周に形成された係合部と、係合体用付勢部材とを有し、
係合体は、係合部に係脱自在であるとともに、係合体用付勢部材によって係合方向に付勢されており、
切換機構は、補助駆動軸の内部から、係合体を係合部に係脱させるものである。

これによると、切換機構が、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力に抗して、補助駆動軸の係合体を出力側中間回転体の係合部から離脱させることにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が切断され、低速段に切り換えられる。

また、切換機構が、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力を利用して、係合体を係合部に係合させることにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、高速段に切り換えられる。

切換機構は補助駆動軸の内部から係合体を係合部に係脱させるため、補助駆動軸の外部から係合体を係合部に係脱させる切換機構に比べて、切換機構を設けるために要するスペースが縮小され、補助駆動ユニットを小型軽量化することができる。

本第１２発明における電動アシスト自転車は、切換機構は、補助駆動軸に形成された切換孔と、切換孔内に設けられた切換部材と、切換部材を軸心方向へ移動させる移動手段とを有し、
移動手段によって切換部材が切換孔内の遮断位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力に抗して、一端部が切換部材によって外側へ押されて、他端部が係合部から離脱し、
移動手段によって切換部材が切換孔内の接続位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力によって、他端部が係合部に係合するものである。

これによると、切換機構の切換部材を切換孔内の遮断位置に移動させることにより、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力に抗して、係合体の一端部が切換部材によって外側へ押されて、係合体の他端部が係合部から離脱する。これにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が切断され、低速段に切り換えられる。

また、切換機構の切換部材を切換孔内の接続位置に移動させることにより、係合体の他端部が係合体用付勢部材の付勢力によって係合部に係合する。これにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、高速段に切り換えられる。

本第１３発明における電動アシスト自転車は、出力側中間回転体は円環状に形成され、
補助駆動軸が出力側中間回転体に挿通され、
変速用クラッチは、出力側中間回転体の内周に設けられた係合体と、補助駆動軸に設けられた係合部と、係合体用付勢部材とを有し、
係合体は、係合部に係脱自在であるとともに、係合体用付勢部材によって係合方向に付勢されており、
切換機構は、補助駆動軸の内部から、係合体を係合部に係脱させるものである。

これによると、切換機構が、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力に抗して、変速用クラッチの係合体を補助駆動軸の係合部から離脱させることにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が切断され、低速段に切り換えられる。

また、切換機構が、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力を利用して、係合体を係合部に係合させることにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、高速段に切り換えられる。

切換機構は補助駆動軸の内部から係合体を係合部に係脱させるため、補助駆動軸の外部から係合体を係合部に係脱させる切換機構に比べて、切換機構を設けるために要するスペースが縮小され、補助駆動ユニットを小型軽量化することができる。

本第１４発明における電動アシスト自転車は、切換機構は、補助駆動軸に形成された軸心方向の切換孔と、補助駆動軸の係合部と切換孔内とに連通する径方向の保持孔と、保持孔内に保持された転動体と、切換孔内に設けられて転動体を補助駆動軸の径方向へ移動させる切換部材と、切換部材を軸心方向へ移動させる移動手段とを有し、
移動手段によって切換部材が切換孔内の遮断位置に移動した場合、切換部材が転動体を補助駆動軸の径方向外側へ移動させて、転動体が係合体を係合部から離脱させ、
移動手段によって切換部材が切換孔内の接続位置に移動した場合、切換部材が転動体から退避して、転動体が補助駆動軸の径方向内側へ移動し、係合体が係合部に係合するものである。

これによると、切換機構の切換部材を切換孔内の遮断位置に移動させることにより、切換部材が転動体を補助駆動軸の径方向外側へ移動させ、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力に抗して、転動体が係合体を係合部から離脱させる。これにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が切断され、低速段に切り換えられる。

また、切換機構の切換部材を切換孔内の接続位置に移動させることにより、切換部材が転動体から退避し、転動体が補助駆動軸の径方向内側へ移動し、変速用クラッチの係合体用付勢部材の付勢力により、係合体が係合部に係合する。これにより、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路が接続され、高速段に切り換えられる。

以上のように本発明によると、高速段に切り換えた場合、変速用クラッチは補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続しており、補助駆動軸の回転トルクは回転出力部の回転トルクよりも小さくなるため、補助駆動軸に係合している変速用クラッチの係合体に作用する荷重が低減する。従って、変速用クラッチへの負荷が軽減され、変速用クラッチの強度を下げたり、或いは、変速用クラッチの係合体の設置数を減らすことができ、変速用クラッチを小型軽量化することができ、これに伴って、補助駆動ユニットを小型軽量化することができる。

また、補助駆動軸の回転速度は回転出力部の回転速度よりも高くなるため、変速用クラッチを切り換えて伝達経路を接続する際、変速用クラッチが補助駆動軸に噛み合うタイミングが早くなる。従って、低速段から高速段へ切り換えるのに要する時間が短縮される。

本発明の第１の実施の形態における電動アシスト自転車の側面図である。 同、電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの側面図である。 同、補助駆動ユニットの断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 図３における一部拡大図である。 図４におけるＸ−ＸおよびＹ−Ｙ矢視図である。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 図６におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、補助駆動ユニットの切換機構の断面図であり、低速段に切り換えた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 図１０におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、補助駆動ユニットの切換機構の断面図であり、高速段に切り換えた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの切換リングの斜視図である。 同、電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの切換リングとカムとの正面図である。 図１４におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図１４におけるＹ−Ｙ矢視図である。 本発明の第２の実施の形態における電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 図１８におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、補助駆動ユニットの拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 図２１におけるＸ−Ｘ矢視図である。 本発明の第３の実施の形態における電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 図２４におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、補助駆動ユニットの切換機構の断面図であり、低速段に切り換えた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 図２８におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの切換機構の断面図であり、高速段に切り換えた状態を示す。 本発明の第４の実施の形態における電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチと補助駆動軸とを軸心方向から見た図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの切換機構の断面図であり、低速段に切り換えた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチ装着部分の拡大断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの変速用クラッチと補助駆動軸とを軸心方向から見た図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの切換機構の断面図であり、高速段に切り換えた状態を示す。 本発明の第５の実施の形態における電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの一部拡大断面図である。 従来の電動アシスト自転車の補助駆動ユニットの断面図であり、低速段に切り換えられた状態を示す。 同、補助駆動ユニットの断面図であり、高速段に切り換えられた状態を示す。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る電動アシスト自転車について図面に基づき説明する。尚、以下の説明における左右方向および前後方向とは、進行方向に向って電動アシスト自転車１に搭乗した状態での方向を言う。また、この発明の構成が以下で述べる構成に限定されるものではない。

図１に示すように、電動アシスト自転車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、サドル６と、ペダル７と、モータ８（電動駆動装置の一例）を内蔵した補助駆動ユニット９と、モータ８に駆動用の電力を供給する二次電池からなるバッテリ１０と、ハンドル５などに取り付けられて、搭乗者などが操作可能で、後述する減速機構１８（図３参照）の変速機能の速度（低速（第１速）または高速（第２速））を設定する変速段手元操作部１１と、ハンドル５などに取り付けられて、搭乗者などが操作可能で、電動アシスト自転車１の電源の切り換えや走行モードなどを設定する手元設定部（図示せず）等を有しており、ペダル７からの踏力による人力駆動力Ｆ１に、モータ８により発生する補助駆動力Ｆ２を加えて走行可能である。

図２〜図７に示すように、補助駆動ユニット９は、ペダル７の踏力からなる人力駆動力Ｆ１によって回転可能なクランク軸１５（入力回転軸の一例）と、モータ８によって回転可能な補助駆動軸１６と、人力駆動力Ｆ１に補助駆動力Ｆ２を加えた合力Ｆ３を出力可能な回転出力部材１７と、複数段（低速段および高速段）の速度に切り換え可能な減速機構１８（変速機構の一例）と、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成されて回転出力部材１７へ伝達される低速用および高速用の回転伝達経路２０，２１（図４，図９参照）と、ユニットケース２２とを有している。

減速機構１８は、クランク軸１５の回転により回転可能な入力側回転体２３と、補助駆動軸１６と一体に回転可能な入力側中間回転体２４と、回転出力部材１７と一体に回転可能な出力側回転体２５と、補助駆動軸１６と共に回転可能な出力側中間回転体２６と、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を断続する変速用クラッチ２７と、変速用クラッチ２７を切り換える切換機構２８（図８参照）等とを有している。

入力側回転体２３と入力側中間回転体２４と出力側回転体２５と出力側中間回転体２６とはそれぞれ歯車であり、入力側回転体２３と入力側中間回転体２４とが歯合し、出力側回転体２５と出力側中間回転体２６とが歯合している。

尚、入力側回転体２３の歯数は入力側中間回転体２４の歯数よりも多く、出力側回転体２５の歯数は出力側中間回転体２６の歯数よりも多い。また、（入力側回転体２３の歯数／入力側中間回転体２４の歯数）の比は（出力側回転体２５の歯数／出力側中間回転体２６の歯数）の比よりも大きい。

左右一対のペダル７はクランクアーム３０を介してクランク軸１５の左右両端部に設けられている。クランク軸１５には、クランク軸１５からの人力駆動力Ｆ１が伝達される円筒状の人力伝達体３１と、人力伝達体３１と入力側回転体２３との間に設けられた連動筒体３２とが外嵌されている。尚、人力伝達体３１は、セレーション部３７（またはスプライン部）を介して、クランク軸１５に外嵌され、クランク軸１５と一体的に回転可能である。

人力伝達体３１の外周面には、磁気異方性を付与した磁歪発生部３８ｂが形成されているとともに、その外周に一定の隙間（空間）をあけてコイル３８ａが配設され、これら磁歪発生部３８ｂおよびコイル３８ａにより磁歪式のトルクセンサ３８（人力検知部の一例）が構成されている。これにより、クランク軸１５からの人力駆動力Ｆ１が人力伝達体３１に伝達されるとともに、トルクセンサ３８により人力駆動力Ｆ１の大きさ（トルク）が検出される。

連動筒体３２は、クランク軸１５に対して回転自在の状態で配設されているが、セレーション部４０（またはスプライン部）を介して、人力伝達体３１と一体的に回転可能である。

連動筒体３２の外周には、連動筒体３２の回転状態を検出するための回転検出体４１が取り付けられている。また、回転検出体４１を左右から微小隙間をあけて挟むように、回転検出器４２がユニットケース２２側に取り付けられている。例えば、回転検出器４２は、出射部と受光部とからなる対となった光センサが回転検出体４１の回転方向に２つ並べられて構成され、回転検出体４１は、くし（櫛）歯状に外周方向に延びる多数の歯部（遮光部）を有している。

尚、連動筒体３２は人力伝達体３１と一体的に回転し、人力伝達体３１はクランク軸１５と一体的に回転するため、回転検出体４１で連動筒体３２の回転量および回転方向を検知することで、クランク軸１５やペダル７の回転量および回転方向も検知できるよう構成されている。

回転出力部材１７は円筒状の部材であり、入力側回転体２３は中心に円筒部２３ｂを有する円環状の歯車である。回転出力部材１７と入力側回転体２３とはクランク軸１５に外嵌されている。回転出力部材１７には、駆動力出力輪体としての駆動スプロケット３４が設けられ、後輪４のハブには駆動輪体としての後部スプロケット３５が設けられ、駆動スプロケット３４と後部スプロケット３５との間に、駆動力伝達体としての無端状のチェーン３６が巻回されている。

クランク軸１５と入力側回転体２３との間の回転伝達経路すなわち連動筒体３２の外周部と入力側回転体２３の内周部との間には、入力側の一方向クラッチ４４が設けられている。この入力側の一方向クラッチ４４は、人力駆動力Ｆ１をクランク軸１５から入力側回転体２３へ伝達するが、モータ８側からの補助駆動力Ｆ２を入力側回転体２３からクランク軸１５へ伝達しないようにするものである。これにより、ペダル７を漕いで電動アシスト自転車１を前進させている際、クランク軸１５と一体的に連動筒体３２が一方向へ回転し、この連動筒体３２の回転が入力側の一方向クラッチ４４を介して入力側回転体２３に伝達され、入力側回転体２３が回転する。

尚、図４，図５に示すように、入力側の一方向クラッチ４４は、連動筒体３２の外周部に設けられて径方向へ起立横倒自在な複数のラチェット爪４４ａと、これらラチェット爪４４ａが起立するように径方向外側へ付勢する円環状のスプリング４４ｂとを有している。また、入力側回転体２３の内周部には複数の歯部２３ａが形成されている。ラチェット爪４４ａは、起立姿勢に切り換えられた場合、歯部２３ａに係合し、横倒姿勢に切り換えられた場合、歯部２３ａから離脱する。

入力側回転体２３と回転出力部１７との間の回転伝達経路すなわち入力側回転体２３の円筒部２３ｂの外周と回転出力部１７の内周との間には、出力側の一方向クラッチ４５が設けられている。この出力側の一方向クラッチ４５は、図４に示すように、変速用クラッチ２７を切り換えて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を遮断した場合、モータ８側からの補助駆動力Ｆ２を入力側回転体２３から回転出力部材１７へ伝達し、図９に示すように、変速用クラッチ２７を切り換えて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を接続した場合、モータ８側からの補助駆動力Ｆ２を入力側回転体２３から回転出力部１７へ伝達しないようにするものである。

尚、図４，図５に示すように、出力側の一方向クラッチ４５は、入力側回転体２３の円筒部２３ｂの外周部に設けられて径方向へ起立横倒自在な複数のラチェット爪４５ａと、これらラチェット爪４５ａが起立するように径方向外側へ付勢する円環状のスプリング４５ｂとを有している。また、回転出力部１７の内周部には複数の歯部１７ａが形成されている。ラチェット爪４５ａは、起立姿勢に切り換えられた場合、歯部１７ａに係合し、横倒姿勢に切り換えられた場合、歯部１７ａから離脱する。

クランク軸１５と補助駆動軸１６とモータ８の回転軸４８とは平行に配置されている。補助駆動軸１６には、補助駆動力伝達用回転体４７が外嵌されている。補助駆動力伝達用回転体４７は、歯車であり、モータ８の回転軸４８の先端部外周に形成された歯部５０に歯合している。尚、補助駆動力伝達用回転体４７の歯数はモータ８の回転軸４８の歯部５０の歯数よりも多く設定されている。

また、補助駆動軸１６の外周と補助駆動力伝達用回転体４７の内周との間には、人力駆動力切断用の一方向クラッチ４９が設けられている。この人力駆動力切断用の一方向クラッチ４９は、入力側回転体２３側からの人力駆動力Ｆ１をモータ８側に伝達しないように動作し、補助駆動力Ｆ２を発生していない場合に、ペダル７からの踏力によりモータ８の回転軸４８が強制的に回転されることを阻止して搭乗者のペダル７を漕ぐ力を軽減している。

出力側中間回転体２６は円環状に形成され、補助駆動軸１６が出力側中間回転体２６に挿通されている。図６，図７に示すように、変速用クラッチ２７は、ピン５１を介して出力側中間回転体２６の一端面に設けられた複数個（図７では２個）のカム５２（係合体の一例）と、補助駆動軸１６の外周に形成された複数（図７では４箇所）の凹部５３（係合部の一例）と、ねじりコイルばね５４（係合体用付勢部材の一例）とを有している。

カム５２は、補助駆動軸１６の周方向において所定角度おきに２個配置され、ピン５１を中心に係合方向５５（図１１参照）と離脱方向５６（図７参照）とに揺動することによって、凹部５３に係脱自在である。ねじりコイルばね５４は、ピン５１に外嵌されており、カム５２を係合方向５５に付勢している。尚、カム５２は２個設けられているが、２個以外の複数個又は単数個設けられてもよい。また、凹部５３は補助駆動軸１６の周方向における４箇所に形成されているが、４箇所以外の複数箇所又は単数箇所に設けられてもよい。

また、揺動自在な係合体の一例として、カム５２を用いたが、ラチェット爪などを用いてもよい。また、係合体用付勢部材の一例として、ねじりコイルばね５４を用いたが、他の種類のばねを用いてもよい。

切換機構２８は、補助駆動軸１６の外部から、カム５２を凹部５３に係脱させるものであり、切換リング５８と、切換リング５８を補助駆動軸１６の軸心方向へ移動させる切換用移動装置５９とを有している。補助駆動軸１６は切換リング５８に挿入されている。

図６，図８に示すように、切換リング５８が、切換用移動装置５９によって補助駆動軸１６の軸心方向へ移動し、遮断位置Ｐ１に達した場合、図７に示すように、カム５２は、ねじりコイルばね５４の付勢力に抗して、一端部５２ａが切換リング５８の内周面によって内側へ押され、ピン５１を中心に離脱方向５６へ揺動するため、他端部５２ｂが凹部５３から離脱する。

また、図１０，図１２に示すように、切換リング５８が、切換用移動装置５９によって補助駆動軸１６の軸心方向へ移動し、接続位置Ｐ２に達した場合、カム５２から離間する。これにより、図１１に示すように、カム５２は、ねじりコイルばね５４の付勢力によって、ピン５１を中心に係合方向５５へ揺動するため、他端部５２ｂが凹部５３に係合する。

図１３〜図１６に示すように、切換リング５８は、内周にテーパー面６０を全周にわたって有し、外周に溝６１を全周にわたって有している。切換リング５８の内周には、テーパー面６０から外周側へ楕円円弧形状に窪んだカム面６２が形成されている。尚、カム面６２は、切換リング５８の周方向において、所定角度（図１３では９０°）毎に複数形成されている。
図６〜図８に示すように、切換用移動装置５９は、アーム部材６６と、軸心方向へ移動自在に保持された切換軸６７と、連動筒６８と、切換用コイルばね６９（切換用付勢手段の一例）と、切換軸６７を移動させる切換用駆動装置７１とを有している。

アーム部材６６は、筒状部７３と、筒状部７３に設けられたアーム本体７４とを有している。アーム本体７４は切換リング５８の溝６１に外周側から嵌め込まれている。尚、切換リング５８は、アーム本体７４に対して回転しないように、アーム本体７４に回り止めされている。切換軸６７はアーム部材６６の筒状部７３と連動筒６８と切換用コイルばね６９とに挿通されている。

アーム部材６６と連動筒６８とは切換軸６７と一体的に切換軸６７の軸心方向へ移動自在であり、これにより、アーム部材６６のアーム本体７４は、切換リング５８と共に、切換軸６７の軸心方向において、遮断位置Ｐ１（図８参照）と接続位置Ｐ２（図１２参照）とに移動自在であり、切換用コイルばね６９によって接続位置Ｐ２から遮断位置Ｐ１の方向に付勢されている。また、連動筒６８は、外周部に、径方向へ突出する係合片７５を有している。

切換用駆動装置７１は、揺動自在な駆動アーム７７と、駆動アーム７７を揺動させる切換用モータ７８と、切換用モータ７８の回転を減速して駆動アーム７７に伝達する歯車機構７９とを有している。歯車機構７９は複数の歯車８０ａ〜８０ｆからなり、このうち、歯車８０ｆは、扇形状を有しており、駆動アーム７７に一体に取り付けられている。

切換用モータ７８が一方向に回転すると、切換用モータ７８の回転は歯車機構７９で減速されて駆動アーム７７に伝達され、図１２に示すように、駆動アーム７７が、一方向に揺動し、切換用コイルばね６９の付勢力に抗して連動筒６８の係合片７５を押圧するため、連動筒６８と切換軸６７とアーム部材６６とが切換軸６７の軸心に沿って一方向に移動し、切換リング５８が遮断位置Ｐ１から接続位置Ｐ２に移動する。

また、切換用モータ７８が他方向（逆方向）に回転すると、切換用モータ７８の回転は歯車機構７９で減速されて駆動アーム７７に伝達され、図８に示すように、駆動アーム７７が、他方向に揺動し、切換用コイルばね６９の付勢力によって、連動筒６８と切換軸６７とアーム部材６６とが切換軸６７の軸心に沿って他方向に移動し、切換リング５８が接続位置Ｐ２から遮断位置Ｐ１に移動する。

図６，図７に示すように、切換機構２８が変速用クラッチ２７のカム５２を補助駆動軸１６の凹部５３から離脱させて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を遮断した場合、低速用の回転伝達経路２０に切り換えられる。

ここで、低速用の回転伝達経路２０とは、図４に示すように、搭乗者の人力駆動力Ｆ１がクランク軸１５から人力伝達体３１と連動筒体３２とを経て入力側回転体２３に伝達される経路と、モータ８の補助駆動力Ｆ２が回転軸４８から補助駆動力伝達用回転体４７と補助駆動軸１６と入力側中間回転体２４とを経て入力側回転体２３に伝達される経路と、入力側回転体２３において合成された人力駆動力Ｆ１と補助駆動力Ｆ２との合力Ｆ３が入力側回転体２３から回転出力部材１７へ伝達される経路とを有している。

また、図１０，図１１に示すように、切換機構２８が変速用クラッチ２７のカム５２を補助駆動軸１６の凹部５３に係合させて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を接続した場合、高速用の回転伝達経路２１に切り換えられる。

ここで、高速用の回転伝達経路２１とは、図９に示すように、搭乗者の人力駆動力Ｆ１がクランク軸１５から人力伝達体３１と連動筒体３２と入力側回転体２３と入力側中間回転体２４とを経て補助駆動軸１６に伝達される経路と、モータ８の補助駆動力Ｆ２が回転軸４８から補助駆動力伝達用回転体４７を経て補助駆動軸１６に伝達される経路と、補助駆動軸１６において合成された人力駆動力Ｆ１と補助駆動力Ｆ２との合力Ｆ３が補助駆動軸１６から出力側中間回転体２６と出力側回転体２５とを経て回転出力部材１７へ伝達される経路とを有している。

尚、上記低速用の回転伝達経路２０（図４参照）と高速用の回転伝達経路２１（図９参照）とは変速比率（ギヤ比）が異なっている。すなわち、低速用の回転伝達経路２０における変速比率は、（補助駆動力伝達用回転体４７の歯数／モータ８の回転軸４８の歯部５０の歯数）×（入力側回転体２３の歯数／入力側中間回転体２４の歯数）となる。

また、高速用の回転伝達経路２１における変速比率は、（補助駆動力伝達用回転体４７の歯数／モータ８の回転軸４８の歯部５０の歯数）×（出力側回転体２５の歯数／出力側中間回転体２６の歯数）となる。

尚、低速用の回転伝達経路２０における変速比率が高速用の回転伝達経路２１における変速比率よりも大きくなる。

以下、上記構成における作用を説明する。

搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して低速段（第１速）を選択した場合、図８に示すように、切換用モータ７８が他方向に回転し、駆動アーム７７が、他方向に揺動し、切換用コイルばね６９の付勢力によって、切換リング５８がアーム部材６６に連動して接続位置Ｐ２から遮断位置Ｐ１に移動する。

これにより、図６，図７に示すように、切換リング５８の内周面が変速用クラッチ２７のカム５２の一端部５２ａを径方向内側に押し、カム５２が、ねじりコイルばね５４の付勢力に抗して、ピン５１を中心に離脱方向５６へ揺動する。このため、カム５２の他端部５２ｂが補助駆動軸１６の凹部５３から径方向外側へ離脱し、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が遮断される。

この状態で、ペダル７を漕ぐことにより、図４に示すように、ペダル７に作用する踏力が人力駆動力Ｆ１としてクランク軸１５に入力され、クランク軸１５と共に人力伝達体３１と連動筒体３２とが回転する。このとき、図５に示すように、入力側の一方向クラッチ４４のラチェット爪４４ａが起立姿勢に切り換えられて入力側回転体２３の歯部２３ａに係合するため、連動筒体３２は、回転方向において、入力側の一方向クラッチ４４を介して入力側回転体２３に接続され、連動筒体３２の回転が入力側回転体２３に伝達される。

また、図４に示すように、モータ８が駆動されて回転軸４８が回転することにより、補助駆動力伝達用回転体４７と補助駆動軸１６とが回転し、補助駆動軸１６と共に入力側中間回転体２４が回転し、入力側中間回転体２４の回転が入力側回転体２３に伝達される。これにより、ペダル７からの人力駆動力Ｆ１とモータ８からの補助駆動力Ｆ２との合力Ｆ３で入力側回転体２３が回転し、このとき、図５に示すように、出力側の一方向クラッチ４５のラチェット爪４５ａが起立姿勢に切り換えられて回転出力部材１７の歯部１７ａに係合する。このため、入力側回転体２３は、回転方向において、出力側の一方向クラッチ４５を介して回転出力部材１７に接続され、入力側回転体２３の回転が回転出力部材１７に伝達されて回転出力部材１７が回転し、駆動スプロケット３４が回転するとともにチェーン３６が回動し、後輪４が回転する。

この際、回転出力部材１７と共に出力側回転体２５も回転するため、出力側回転体２５の回転が出力側中間回転体２６に伝達されて、出力側中間回転体２６も回転するが、上記のように出力側中間回転体２６と補助駆動軸１６との間の回転伝達経路は遮断されているため、出力側中間回転体２６の回転は補助駆動軸１６に伝達されない。

このように変速用クラッチ２７のカム５２が補助駆動軸１６の凹部５３から離脱することにより（図７参照）、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が遮断されて、低速用の回転伝達経路２０に切り換えられ、図４に示すように、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成され、これら両者の合力Ｆ３が、低速用の回転伝達経路２０を経て、回転出力部材１７へ伝達される。

また、搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して高速段（第２速）を選択した場合、図１２に示すように、切換用モータ７８が一方向に回転し、駆動アーム７７が一方向に揺動して連動筒６８の係合片７５を押圧するため、連動筒６８と切換軸６７とアーム部材６６とが一方向に移動し、切換リング５８が遮断位置Ｐ１から接続位置Ｐ２に移動する。

これにより、図１０，図１１に示すように、切換リング５８の内周面が変速用クラッチ２７のカム５２の一端部５２ａから補助駆動軸１６の軸心方向へ離間し、カム５２がねじりコイルばね５４の付勢力によってピン５１を中心に係合方向５５へ揺動し、カム５２の他端部５２ｂが補助駆動軸１６の凹部５３に係合するため、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が接続される。

この状態で、ペダル７を漕ぐことにより、図９に示すように、ペダル７に作用する踏力が人力駆動力Ｆ１としてクランク軸１５に入力され、クランク軸１５と共に人力伝達体３１と連動筒体３２とが回転する。このとき、図５に示すように、入力側の一方向クラッチ４４のラチェット爪４４ａが起立姿勢に切り換えられて入力側回転体２３の歯部２３ａに係合するため、連動筒体３２は、回転方向において、入力側の一方向クラッチ４４を介して入力側回転体２３に接続され、連動筒体３２の回転が入力側回転体２３に伝達されて、入力側回転体２３が回転する。

入力側回転体２３は入力側中間回転体２４と歯合しているため、入力側回転体２３の回転が入力側中間回転体２４を介して補助駆動軸１６に伝達される。

また、モータ８が駆動されて回転軸４８が回転することにより、回転軸４８の回転が補助駆動力伝達用回転体４７を介して補助駆動軸１６に伝達される。これにより、ペダル７からの人力駆動力Ｆ１とモータ８からの補助駆動力Ｆ２との合力Ｆ３で補助駆動軸１６が回転し、このとき、上記のように補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が接続されているため、補助駆動軸１６の回転がカム５２を介して出力側中間回転体２６に伝達され、出力側中間回転体２６が補助駆動軸１６と共に回転する。これにより、出力側中間回転体２６に歯合している出力側回転体２５が回転し、出力側回転体２５と共に回転出力部材１７が回転し、駆動スプロケット３４が回転するとともにチェーン３６が回動し、後輪４が回転する。

この際、上記のように入力側回転体２３と回転出力部材１７とがそれぞれ回転しているが、ギヤ比の違いによって、回転出力部材１７が入力側回転体２３の回転速度よりも高速となる。これにより、出力側の一方向クラッチ４５のラチェット爪４５ａが回転出力部材１７の歯部１７ａに係合せず、入力側回転体２３は空回り状態に保たれる。これにより、モータ８側からの補助駆動力Ｆ２は入力側回転体２３から回転出力部材１７へ伝達されない。

このように変速用クラッチ２７のカム５２が補助駆動軸１６の凹部５３に係合することにより（図１１参照）、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が接続されて、高速用の回転伝達経路２１に切り換えられ、図９に示すように、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成され、これら両者の合力Ｆ３が、高速用の回転伝達経路２１を経て、回転出力部材１７へ伝達される。

上記のように高速段（第２速）に切り換えた際、図９〜図１１に示すように、変速用クラッチ２７は補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を接続しており、補助駆動軸１６の回転トルクは回転出力部材１７の回転トルクよりも小さくなるため、補助駆動軸１６に係合している変速用クラッチ２７のカム５２に作用する力（荷重）が低減する。従って、変速用クラッチ２７への負荷が軽減され、カム５２の強度を下げたり、或いは、カム５２の設置数を減らすことができ、変速用クラッチ２７を小型軽量化することができ、これに伴って、補助駆動ユニット９を小型軽量化することができる。

また、補助駆動軸１６の回転速度は回転出力部材１７の回転速度よりも高くなるため、変速用クラッチ２７を切り換えて回転伝達経路を接続する際、カム５２が補助駆動軸１６の凹部５３に噛み合うタイミングが早くなる。従って、低速段から高速段へ切り換えるのに要する時間が短縮される。

また、連動筒体３２が人力駆動力Ｆ１によって回転した際、入力側の一方向クラッチ４４のラチェット爪４４ａが起立姿勢に切り換えられて入力側回転体２３の歯部２３ａに係合するため、連動筒体３２の回転が入力側の一方向クラッチ４４を介して入力側回転体２３に伝達されるが、入力側回転体２３の回転は連動筒体３２に伝達されない。

これにより、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１は入力側の一方向クラッチ４４を介して連動筒体３２から入力側回転体２３に伝達されるが、モータ８側からの補助駆動力Ｆ２は入力側の一方向クラッチ４４によって入力側回転体２３から連動筒体３２へ伝達されない。

また、搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して高速段（第２速）から低速段（第１速）にシフトダウンした際、切換リング５８が接続位置Ｐ２（図１０参照）から遮断位置Ｐ１（図６参照）に移動する途中において、図１４に示すように、出力側中間回転体２６と共に回転している変速用クラッチ２７のカム５２の一端部５２ａが切換リング５８のカム面６２に摺接しながら強制的に径方向内側へ案内されるため、ピン５１を中心にカム５２が確実に離脱方向５６へ揺動し、図７に示すように、カム５２の他端部５２ｂが補助駆動軸１６の凹部５３から径方向外側へ離脱し、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が確実に遮断される。これにより、高速段から低速段へ良好にシフトダウンすることができる。

また、モータ８の回転は回転軸４８の歯部５０と補助駆動力伝達用回転体４７との噛み合いによって減速されるため、図４に示した低速段（第１速）における変速比率および図９に示した高速段（第２速）における変速比率をそれぞれ大きく設定することができる。

これにより、低速段および高速段において、駆動スプロケット３４の回転速度が遅くなるため、駆動スプロケット３４の直径を大きくすることが可能であり、一般に汎用されている駆動スプロケットを使用することができる。また、上記のように変速比率を大きく設定できるため、駆動スプロケット３４のトルクが増大し、その分、モータ８の出力トルクを低減することができ、これにより、モータ８を小型軽量化することができる。

（第２の実施の形態）
先述した第１の実施の形態では、図４に示すように、変速用クラッチ２７は、補助駆動軸１６の軸心方向において、入力側中間回転体２４と出力側中間回転体２６との間に配置されているが、本第２の実施の形態では、図１７〜図２２に示すように、変速用クラッチ２７は、補助駆動軸１６の軸心方向において、補助駆動軸１６の先端部と出力側中間回転体２６との間に配置されている。

すなわち、変速用クラッチ２７のカム５２は、ピン５１を介して、出力側中間回転体２６の他端面に揺動自在に設けられている。

また、補助駆動軸１６は、先端部に、直径が細くなった小径部１６ａを有している。小径部１６ａにはニードルベアリング８１（補助駆動軸用軸受部材の一例）が外嵌され、補助駆動軸１６の先端部は、ニードルベアリング８１を介して、回転自在にユニットケース２２に支持されている。尚、ニードルベアリング８１の外径Ａは切換リング５８の内径Ｂよりも小さい。

また、先述した第１の実施の形態では、図６，図８，図１０，図１２に示すように、切換リング５８の遮断位置Ｐ１が右側、接続位置Ｐ２が左側に設定されているが、本第２の実施の形態では、図１８，図２１に示すように、切換リング５８の遮断位置Ｐ１が左側、接続位置Ｐ２が右側に設定されている。

図２１に示すように、切換リング５８が接続位置Ｐ２に移動した場合、切換リング５８がニードルベアリング８１の径方向における外側に位置し、切換リング５８とニードルベアリング８１とが補助駆動軸１６の軸心方向において所定範囲Ｃにわたり重複する。これにより、補助駆動ユニット９を補助駆動軸１６の軸心方向において短縮することができる。

さらに、先述した第１の実施の形態と同様の作用および効果が得られる。

（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を図２３〜図３０に基づいて説明する。

図２３〜図２６に示すように、変速用クラッチ８５は、ピン５１を介して補助駆動軸１６に設けられた「へ」の字形状のカム８６（係合体の一例）と、出力側中間回転体２６の内周に形成された複数（図２５では６箇所）の凹部８７（係合部の一例）と、ねじりコイルばね８８（係合体用付勢部材の一例）とを有している。

カム８６は、補助駆動軸１６に形成された開口窓８９内に設けられており、ピン５１を中心に係合方向５５（図２９参照）と離脱方向５６（図２５参照）とに揺動することによって、凹部８７に係脱自在である。ねじりコイルばね８８は、ピン５１に外嵌されており、カム８６を係合方向５５に付勢している。尚、カム８６は単数個設けられているが、複数個設けられてもよい。また、凹部８７は出力側中間回転体２６の周方向における６箇所に形成されているが、６箇所以外の複数箇所又は単数箇所に設けられてもよい。

切換機構９１は、補助駆動軸１６の内部から、カム８６を凹部８７に係脱させるプッシュロッド方式のものであり、補助駆動軸１６に形成された切換孔９２と、切換孔９２内に設けられた切換部材９３と、切換部材９３を軸心方向へ移動させる移動手段９４とを有している。尚、開口窓８９は補助駆動軸１６の外周面と切換孔９２とに開口している。

図２４に示すように移動手段９４によって切換部材９３が切換孔９２内の遮断位置Ｐ１に移動した場合、図２５に示すように、切換部材９３がカム８６の一端部８６ａを径方向外側へ押すため、カム８６は、ねじりコイルばね８８の付勢力に抗して離脱方向５６へ揺動し、他端部８６ｂが凹部８７から離脱する。

また、図２８に示すように移動手段９４によって切換部材９３が切換孔９２内の接続位置Ｐ２に移動した場合、切換部材９３がカム８６の一端部８６ａから離間するため、図２９に示すように、カム８６は、ねじりコイルばね８８の付勢力によって係合方向５５へ揺動し、他端部８６ｂが凹部８７に係合する。

尚、切換部材９３はテーパー面９５を有する円錐台形状の部材である。

移動手段９４は、切換孔９２に挿入されて切換部材９３を一方向へ押して遮断位置Ｐ１から接続位置Ｐ２に移動させるプッシュロッド９６と、プッシュロッド９６を軸心方向へ駆動させる切換用駆動装置９７と、切換孔９２に挿入されて切換部材９３を他方向へ押して接続位置Ｐ２（図２８参照）から遮断位置Ｐ１（図２４参照）に移動させる切換用コイルばね９８（切換用付勢具の一例）とを有している。

図２６に示すように、切換用駆動装置９７は、揺動自在な駆動アーム７７と、駆動アーム７７を揺動させる切換用モータ７８と、切換用モータ７８の回転を減速して駆動アーム７７に伝達する歯車機構７９とを有している。歯車機構７９は複数の歯車８０ａ〜８０ｆからなり、このうち、歯車８０ｆは、扇形状を有しており、駆動アーム７７に一体に取り付けられている。

切換用モータ７８が一方向に回転すると、切換用モータ７８の回転は歯車機構７９で減速されて駆動アーム７７に伝達され、図３０に示すように、駆動アーム７７が、一方向に揺動し、切換用コイルばね９８の付勢力に抗してプッシュロッド９６を一方向へ押圧するため、プッシュロッド９６が切換部材９３を押して遮断位置Ｐ１（図２３，図２４参照）から接続位置Ｐ２（図２７，図２８参照）に移動させる。

また、切換用モータ７８が他方向（逆方向）に回転すると、切換用モータ７８の回転は歯車機構７９で減速されて駆動アーム７７に伝達され、図２６に示すように、駆動アーム７７が他方向に揺動してプッシュロッド９６から退避するため、切換部材９３が切換用コイルばね９８の付勢力によって接続位置Ｐ２（図２７，図２８参照）から遮断位置Ｐ１（図２３，図２４参照）に移動する。

尚、図２５に示すように、切換機構９１が変速用クラッチ８５のカム８６を出力側中間回転体２６の凹部８７から離脱させて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を遮断した場合、図２３に示すように低速用の回転伝達経路２０に切り換えられる。

また、図２９に示すように、切換機構９１が変速用クラッチ８５のカム８６を出力側中間回転体２６の凹部８７に係合させて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を接続した場合、図２７に示すように高速用の回転伝達経路２１に切り換えられる。

以下、上記構成における作用を説明する。

搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して低速段（第１速）を選択した場合、切換用モータ７８が他方向に回転し、図２６に示すように、駆動アーム７７が他方向に揺動してプッシュロッド９６から退避するため、図２４に示すように、切換部材９３が切換用コイルばね９８の付勢力によって接続位置Ｐ２から遮断位置Ｐ１に移動する。

これにより、図２４，図２５に示すように、切換部材９３がカム８６の一端部８６ａを径方向外側へ押し、カム８６がねじりコイルばね８８の付勢力に抗して離脱方向５６へ揺動し、カム８６の他端部８６ｂが凹部８７から径方向内側へ離脱するため、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が遮断される。

このように変速用クラッチ８５のカム８６が出力側中間回転体２６の凹部８７から離脱することにより、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が遮断されて、図２３に示すように、低速用の回転伝達経路２０に切り換えられ、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１とモータ８から補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成され、これら両者の合力Ｆ３が、低速用の回転伝達経路２０を経て、回転出力部材１７へ伝達される。

また、搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して高速段（第２速）を選択した場合、切換用モータ７８が一方向に回転し、図３０に示すように、駆動アーム７７が、一方向に揺動し、切換用コイルばね９８の付勢力に抗してプッシュロッド９６を一方向へ押圧するため、図２８に示すように、プッシュロッド９６が切換部材９３を押して遮断位置Ｐ１から接続位置Ｐ２に移動させる。

これにより、図２８，図２９に示すように、切換部材９３がカム８６の一端部８６ａから離間し、カム８６がねじりコイルばね８８の付勢力によって係合方向５５へ揺動し、カム８６の他端部８６ｂが凹部８７に係合するため、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が接続される。

このように変速用クラッチ８５のカム８６が出力側中間回転体２６の凹部８７に係合することにより、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が接続されて、図２７に示すように、高速用の回転伝達経路２１に切り換えられ、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成され、これら両者の合力Ｆ３が、高速用の回転伝達経路２１を経て、回転出力部材１７へ伝達される。

補助駆動軸１６の内部には、切換機構９１の切換部材９３とプッシュロッド９６と切換用コイルばね９８とが設けられており、切換機構９１は補助駆動軸１６の内部から変速用クラッチ８５のカム８６を出力側中間回転体２６の凹部８７に係脱させるため、補助駆動軸１６の外部からカムを凹部８７に係脱させる切換機構に比べて、切換機構９１を設けるために要するスペースが縮小され、補助駆動ユニット９を小型軽量化することができる。

上記第３の実施の形態では、切換部材９３とプッシュロッド９６を個別の部品にしているが、プッシュロッド９６の先端に切換部材９３を一体的に取り付けたものであってもよい。
（第４の実施の形態）
次に、図３１〜図３８に基づいて、第４の実施の形態を説明する。

図３１，３５に示すように、補助駆動軸１６とモータ８の回転軸４８との間に、駆動側中間軸１２８が回転自在に設けられている。駆動側中間軸１２８には第１の駆動側回転体１２９が外嵌されている。第１の駆動側回転体１２９は、歯車であり、回転軸４８の歯部５０に歯合している。

また、駆動側中間軸１２８は第２の駆動側回転体１３０を有している。第２の駆動側回転体１３０は、歯車であり、補助駆動軸１６に設けられている補助駆動力伝達用回転体４７に歯合している。これにより、モータ８の回転は、回転軸４８と第１の駆動側回転体１２９と駆動側中間軸１２８と補助駆動力伝達用回転体４７とを介して、補助駆動軸１６に伝達される。

図３１〜図３４に示すように、変速用クラッチ１０６は、出力側中間回転体２６の内周に設けられた揺動自在な複数のラチェット爪１０７（係合体の一例）と、補助駆動軸１６の外周に形成された複数の凹部１０８（係合部の一例）と、円環状のスプリング１０９（係合体用付勢部材の一例）とを有している。ラチェット爪１０７は、凹部１０８に係脱自在であるとともに、スプリング１０９によって係合方向５５（図３７参照）に付勢されている。

尚、ラチェット爪１０７は出力側中間回転体２６の周方向における複数箇所（例えば２箇所）に所定角度（例えば１８０°）毎に配置され、凹部１０８は補助駆動軸１６の周方向における複数箇所（例えば６箇所）に所定角度（例えば６０°）毎に形成されている。
切換機構１１５は、補助駆動軸１６の内部から、ラチェット爪１０７を凹部１０８に係脱させるプッシュロッド方式のものであり、補助駆動軸１６に形成された軸心方向の切換孔１１６と、補助駆動軸１６の凹部１０８と切換孔１１６とに連通する径方向の複数の保持孔１１７と、保持孔１１７内に保持された球（ボール）形状の転動体１１８ａ，１１８ｂと、切換孔１１６内に設けられて転動体１１８ａ，１１８ｂを補助駆動軸１６の径方向へ移動させる切換部材１１９と、切換部材１１９を補助駆動軸１６の軸心方向へ移動させる移動手段１２０とを有している。
尚、保持孔１１７は、一端部が補助駆動軸１６の凹部１０８に開口し、他端部が切換孔１１６に開口している。また、転動体１１８ａ，１１８ｂは、各保持孔１１７内に、補助駆動軸１６の径方向において内外２個保持されている。また、切換部材１１９はテーパー面１２１を有する円錐台形状の部材である。

図３２に示すように、移動手段１２０によって切換部材１１９が切換孔１１６内の遮断位置Ｐ１に移動した場合、切換部材１１９が転動体１１８ａ，１１８ｂを補助駆動軸１６の径方向外側へ移動させて、図３３に示すように、外側の転動体１１８ａがラチェット爪１０７を凹部１０８から離脱させる。

また、図３６に示すように、移動手段１２０によって切換部材１１９が切換孔１１６内の接続位置Ｐ２に移動した場合、切換部材１１９が内側の転動体１１８ｂから退避して、転動体１１８ａ，１１８ｂが補助駆動軸１６の径方向内側へ移動し、図３７に示すように、ラチェット爪１０７が、スプリング１０９の付勢力によって係合方向５５へ揺動し、凹部１０８に係合する。

移動手段１２０は、切換孔１１６に挿入されて切換部材１１９を接続位置Ｐ２から遮断位置Ｐ１に移動させる切換用コイルばね１２５（切換用付勢具の一例）と、切換孔１１６に挿入されて切換部材１１９を遮断位置Ｐ１から接続位置Ｐ２に移動させるプッシュロッド１２３と、プッシュロッド１２３を軸心方向へ駆動させる切換用駆動装置１２４とを有している。

切換部材１１９はプッシュロッド１２３の先端部（一端部）に設けられている。また、プッシュロッド１２３の基端部（他端部）には係止片１２２が設けられている。図３１，図３５に示すように、プッシュロッド１２３は、ユニットケース２２内に固定された支持フレーム１２６に、軸心方向へ移動自在に支持されている。切換用コイルばね１２５は、プッシュロッド１２３に外嵌され、切換部材１１９と支持フレーム１２６との間に配置されている。

切換用駆動装置１２４は、揺動自在な駆動アーム７７と、駆動アーム７７を揺動させる切換用モータ７８と、切換用モータ７８の回転を減速して駆動アーム７７に伝達する歯車機構７９とを有している。歯車機構７９は複数の歯車８０ａ〜８０ｆからなり、このうち、歯車８０ｆは、扇形状を有しており、駆動アーム７７に一体に取り付けられている。

切換用モータ７８が一方向に回転すると、切換用モータ７８の回転は歯車機構７９で減速されて駆動アーム７７に伝達され、図３８に示すように、駆動アーム７７が、一方向に揺動して係止片１２２に係合し、切換用コイルばね１２５の付勢力に抗してプッシュロッド１２３を一方向へ移動させる。これにより、プッシュロッド１２３と共に切換部材１１９が遮断位置Ｐ１（図３４参照）から接続位置Ｐ２（図３８参照）に移動する。

また、切換用モータ７８が他方向（逆方向）に回転すると、切換用モータ７８の回転は歯車機構７９で減速されて駆動アーム７７に伝達され、図３４に示すように、駆動アーム７７が他方向に揺動して係止片１２２から退避するため、切換部材１１９がプッシュロッド１２３と共に、切換用コイルばね１２５の付勢力によって、接続位置Ｐ２（図３８参照）から遮断位置Ｐ１に移動する。

尚、図３２，図３３に示すように、切換機構１１５が変速用クラッチ１０６のラチェット爪１０７を凹部１０８から離脱させて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を遮断した場合、図３１に示すように低速用の回転伝達経路２０に切り換えられる。

また、図３６，図３７に示すように、切換機構１１５が変速用クラッチ１０６のラチェット爪１０７を凹部１０８に係合させて補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路を接続した場合、図３５に示すように高速用の回転伝達経路２１に切り換えられる。

以下、上記構成における作用を説明する。

搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して低速段（第１速）を選択した場合、図３４に示すように、切換用モータ７８が他方向に回転し、駆動アーム７７が他方向に揺動して係止片１２２から退避するため、切換用コイルばね１２５の付勢力によって、切換部材１１９がプッシュロッド１２３と共に接続位置Ｐ２から遮断位置Ｐ１に移動する。

これにより、図３２，図３３に示すように、転動体１１８ａ，１１８ｂが切換部材１１９に押されて補助駆動軸１６の径方向外側へ移動し、外側の転動体１１８ａがスプリング１０９の付勢力に抗してラチェット爪１０７を径方向外側（離脱方向５６）へ押すため、ラチェット爪１０７が離脱方向５６へ揺動して凹部１０８から離脱し、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が遮断される。これにより、図３１に示すように、低速用の回転伝達経路２０に切り換えられ、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成され、これら両者の合力Ｆ３が、低速用の回転伝達経路２０を経て、回転出力部材１７へ伝達される。

また、搭乗者が変速段手元操作部１１を操作して高速段（第２速）を選択した場合、図３８に示すように、切換用モータ７８が一方向に回転し、駆動アーム７７が、一方向に揺動して係止片１２２に係合し、切換用コイルばね１２５の付勢力に抗してプッシュロッド１２３を一方向へ移動させる。これにより、プッシュロッド１２３と共に切換部材１１９が遮断位置Ｐ１から接続位置Ｐ２に移動する。

これにより、図３６，図３７に示すように、切換部材１１９が内側の転動体１１８ｂから退避し、スプリング１０９によって係合方向５５へ付勢されているラチェット爪１０７が外側の転動体１１８ａを径方向内側へ押すため、転動体１１８ａ，１１８ｂが径方向内側へ移動してラチェット爪１０７から退避する。

このため、ラチェット爪１０７がスプリング１０９の付勢力によって径方向内側（係合方向５５）へ揺動して凹部１０８に係合し、補助駆動軸１６と出力側中間回転体２６との間の回転伝達経路が接続される。これにより、図３５に示すように、高速用の回転伝達経路２１に切り換えられ、クランク軸１５に入力された人力駆動力Ｆ１と補助駆動軸１６に入力された補助駆動力Ｆ２とが合成され、これら両者の合力Ｆ３が、高速用の回転伝達経路２１を経て、回転出力部材１７へ伝達される。

補助駆動軸１６の内部には、切換機構１１５の転動体１１８ａ，１１８ｂと切換部材１１９とプッシュロッド１２３と切換用コイルばね１２５とが設けられており、切換機構１１５は補助駆動軸１６の内部から変速用クラッチ１０６のラチェット爪１０７を補助駆動軸１６の凹部１０８に係脱させるため、補助駆動軸１６の外部からラチェット爪を凹部に係脱させる切換機構に比べて、切換機構１１５を設けるために要するスペースが縮小され、補助駆動ユニット９を小型軽量化することができる。
（第５の実施の形態）
次に図３９に基づいて、第５の実施の形態を説明する。

モータ８の回転軸４８の両端部はそれぞれ、ベアリング１３５，１３６（回転軸用軸受部材）によって、回転自在にユニットケース２２に支持されている。尚、回転軸４８に形成された歯部５０は両ベアリング１３５，１３６間に位置し、両ベアリング１３５，１３６間において、補助駆動力伝達用回転体４７と歯部５０とが噛み合っている。

これによると、回転軸４８が回転することによって補助駆動力伝達用回転体４７が回転し、補助駆動力伝達用回転体４７の回転が人力駆動力切断用の一方向クラッチ４９を介して補助駆動軸１６に伝えられ、補助駆動軸１６が回転する。

この際、回転軸４８の両端部はベアリング１３５，１３６によって回転自在にユニットケース２２に支持されているため、回転軸４８の軸心が径方向へぶれるのを防止することができ、回転軸４８の回転が安定する。

本発明は、ペダルからの踏力による人力駆動力に、電動駆動装置により発生する補助駆動力を加えて走行可能である各種の電動アシスト自転車に適用可能である。

１ 電動アシスト自転車
７ ペダル
８ モータ（電動駆動装置）
９ 補助駆動ユニット
１５ クランク軸（入力回転軸）
１６ 補助駆動軸
１７ 回転出力部材
１８ 減速機構（変速機構）
２０ 低速用の回転伝達経路
２１ 高速用の回転伝達経路
２３ 入力側回転体
２４ 入力側中間回転体
２５ 出力側回転体
２６ 出力側中間回転体
２７ 変速用クラッチ
２８ 切換機構
４４ 入力側の一方向クラッチ
４５ 出力側の一方向クラッチ
４７ 補助駆動力伝達用回転体
４８ 回転軸
４９ 人力駆動力切断用の一方向クラッチ
５０ 歯部
５２ カム（係合体）
５２ａ カムの一端部
５２ｂ カムの他端部
５３ 凹部（係合部）
５４ 捩りコイルばね（係合体用付勢部材）
５５ 係合方向
５８ 切換リング
５９ 切換用移動装置
６６ アーム部材
６７ 切換軸
７１ 切換用駆動装置
８１ ニードルベアリング（補助駆動軸用軸受部材）
８５ 変速用クラッチ
８６ カム（係合体）
８６ａ カムの一端部
８６ｂ カムの他端部
８７ 凹部（係合部）
８８ 捩りコイルばね（係合体用付勢部材）
９１ 切換機構
９２ 切換孔
９３ 切換部材
９４ 移動手段
１０６ 変速用クラッチ
１０７ ラチェット爪（係合体）
１０８ 凹部（係合部）
１０９ スプリング（係合体用付勢部材）
１１５ 切換機構
１１６ 切換孔
１１７ 保持孔
１１８ａ，１１８ｂ 転動体
１１９ 切換部材
１２０ 移動手段
１３５，１３６ ベアリング（回転軸用軸受部材）
Ａ ニードルベアリングの外径
Ｂ 切換リングの内径
Ｐ１ 遮断位置
Ｐ２ 接続位置
Ｆ１ 人力駆動力
Ｆ２ 補助駆動力
Ｆ３ 合力

Claims (14)

1. 電動駆動装置を有する補助駆動ユニットを備え、ペダルからの踏力による人力駆動力に、電動駆動装置により発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であって、
   補助駆動ユニットは、人力駆動力によって回転可能な入力回転軸と、電動駆動装置によって回転可能な補助駆動軸と、人力駆動力に補助駆動力を加えた合力を出力可能な回転出力部と、複数段の速度に切り換え可能な変速機構と、入力回転軸に入力された人力駆動力と補助駆動軸に入力された補助駆動力とが合成されて回転出力部へ伝達される低速用および高速用の回転伝達経路とを有し、
   低速用の回転伝達経路と高速用の回転伝達経路とは変速比率が異なっており、
   変速機構は、回転出力部と一体に回転可能な出力側回転体と、補助駆動軸と一体に回転可能な出力側中間回転体と、補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を断続する変速用クラッチと、変速用クラッチを切り換える切換機構とを有し、
   切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を遮断した場合、低速用の回転伝達経路に切り換えられ、
   切換機構が変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続した場合、高速用の回転伝達経路に切り換えられることを特徴とする電動アシスト自転車。
2. 変速機構は、入力回転軸の回転により回転可能な入力側回転体と、補助駆動軸と一体に回転可能な入力側中間回転体とを有し、
   入力側回転体と出力側回転体と入力側中間回転体と出力側中間回転体とはそれぞれ歯車であり、
   入力側回転体と入力側中間回転体とが歯合し、
   出力側回転体と出力側中間回転体とが歯合していることを特徴とする請求項１記載の電動アシスト自転車。
3. 入力回転軸と入力側回転体との間の回転伝達経路に、人力駆動力を入力回転軸から入力側回転体へ伝達するが、電動駆動装置側からの補助駆動力を入力側回転体から入力回転軸へ伝達しないようにする入力側の一方向クラッチが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動アシスト自転車。
4. 変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を遮断した場合、電動駆動装置側からの補助駆動力を入力側回転体から回転出力部へ伝達し、変速用クラッチを切り換えて補助駆動軸と出力側中間回転体との間の回転伝達経路を接続した場合、電動駆動装置側からの補助駆動力を入力側回転体から回転出力部へ伝達しないようにする出力側の一方向クラッチが入力側回転体と回転出力部との間の回転伝達経路に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電動アシスト自転車。
5. 電動駆動装置の回転軸に歯部が形成され、
   補助駆動軸に補助駆動力伝達用回転体が設けられ、
   補助駆動力伝達用回転体は、歯車であって、電動駆動装置の回転軸の歯部に歯合しており、
   補助駆動軸と補助駆動力伝達用回転体との間に、人力駆動力を切断するための一方向クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
6. 電動駆動装置の回転軸の両端部がそれぞれ回転軸用軸受部材によって回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
7. 出力側中間回転体は円環状に形成され、
   補助駆動軸が出力側中間回転体に挿通され、
   変速用クラッチは、出力側中間回転体に設けられた揺動自在な係合体と、補助駆動軸の外周に形成された係合部と、係合体用付勢部材とを有し、
   係合体は、係合部に係脱自在であるとともに、係合体用付勢部材によって係合方向に付勢されており、
   切換機構は、補助駆動軸の外部から、係合体を係合部に係脱させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
8. 切換機構は、切換リングと、切換リングを補助駆動軸の軸心方向へ移動させる切換用移動装置とを有し、
   補助駆動軸が切換リングに挿入され、
   切換リングが遮断位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力に抗して、一端部が切換リングの内周部によって内側へ押され、他端部が係合部から離脱し、
   切換リングが接続位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力によって、他端部が係合部に係合することを特徴とする請求項７に記載の電動アシスト自転車。
9. 切換用移動装置は、アーム部材と、軸心方向へ移動自在に保持された切換軸と、切換軸を移動させる切換用駆動装置とを有し、
   切換リングはアーム部材を介して切換軸と一体的に軸心方向へ移動自在であることを特徴とする請求項８に記載の電動アシスト自転車。
10. 補助駆動軸の先端部が補助駆動軸用軸受部材を介して回転自在に支持され、
    補助駆動軸用軸受部材の外径は切換リングの内径よりも小さいことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の電動アシスト自転車。
11. 出力側中間回転体は円環状に形成され、
    補助駆動軸が出力側中間回転体に挿通され、
    変速用クラッチは、補助駆動軸に設けられた揺動自在な係合体と、出力側中間回転体の内周に形成された係合部と、係合体用付勢部材とを有し、
    係合体は、係合部に係脱自在であるとともに、係合体用付勢部材によって係合方向に付勢されており、
    切換機構は、補助駆動軸の内部から、係合体を係合部に係脱させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
12. 切換機構は、補助駆動軸に形成された切換孔と、切換孔内に設けられた切換部材と、切換部材を軸心方向へ移動させる移動手段とを有し、
    移動手段によって切換部材が切換孔内の遮断位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力に抗して、一端部が切換部材によって外側へ押されて、他端部が係合部から離脱し、
    移動手段によって切換部材が切換孔内の接続位置に移動した場合、係合体は、係合体用付勢部材の付勢力によって、他端部が係合部に係合することを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車。
13. 出力側中間回転体は円環状に形成され、
    補助駆動軸が出力側中間回転体に挿通され、
    変速用クラッチは、出力側中間回転体の内周に設けられた係合体と、補助駆動軸に設けられた係合部と、係合体用付勢部材とを有し、
    係合体は、係合部に係脱自在であるとともに、係合体用付勢部材によって係合方向に付勢されており、
    切換機構は、補助駆動軸の内部から、係合体を係合部に係脱させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電動アシスト自転車。
14. 切換機構は、補助駆動軸に形成された軸心方向の切換孔と、補助駆動軸の係合部と切換孔内とに連通する径方向の保持孔と、保持孔内に保持された転動体と、切換孔内に設けられて転動体を補助駆動軸の径方向へ移動させる切換部材と、切換部材を軸心方向へ移動させる移動手段とを有し、
    移動手段によって切換部材が切換孔内の遮断位置に移動した場合、切換部材が転動体を補助駆動軸の径方向外側へ移動させて、転動体が係合体を係合部から離脱させ、
    移動手段によって切換部材が切換孔内の接続位置に移動した場合、切換部材が転動体から退避して、転動体が補助駆動軸の径方向内側へ移動し、係合体が係合部に係合することを特徴とする請求項１３に記載の電動アシスト自転車。

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