JP6209508B2

JP6209508B2 - 自転車用ドライブユニット

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Publication number: JP6209508B2
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Inventors: 山本　貴士; 貴士山本
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Description

本発明は自転車用ドライブユニットに関する。

従来より、クランク軸から入力された回転を変速して出力する遊星歯車機構と、遊星歯車機構の構成要素の回転を制御するモータとを備えた自転車用ドライブユニットが知られている（例えば、特許文献１）。この自転車用ドライブユニットによれば、モータが遊星歯車機構の構成要素の回転を制御することにより、遊星歯車機構にトルクを伝達し、かつ、遊星歯車機構の変速比を無段階に変更することができる。

この自転車用ドライブユニットは、キャリアに入力された回転をリングギアにより出力する。クランク軸が一方向に回転するときにのみクランク軸とキャリアとを連結するワンウェイクラッチが設けられている。

特開２００８−２８５０６９号

上記自転車用ドライブユニットは、ワンウェイクラッチにより、クランク軸の他方向の回転はキャリアに伝達されないため、コースターブレーキを機能させることができない。
本発明の目的は、コースターブレーキを機能させることができる自転車用ドライブユニットを提供することにある。

〔１〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの一形態は、遊星歯車機構と、第１のモータと、動力切替機構とを含み、前記遊星歯車機構は、クランク軸の回転が入力される入力体、前記遊星歯車機構の回転を外部に出力する出力体、および伝達体を備え、前記第１のモータは、前記伝達体の回転を制御し、前記出力体は、前記クランク軸から一方向の回転が前記入力体に入力されるとき、一方向に回転し、前記動力切替機構は、前記クランク軸から他方向の回転が前記入力体に入力されるとき、前記出力体を他方向に回転させる。

〔２〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、前記クランク軸から他方向の回転が前記入力体に入力されるとき、前記入力体と前記出力体とを連結して一体的に回転させる。

〔３〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記入力体は、リングギアであり、前記出力体は、キャリアであり、前記伝達体は、サンギアである。
〔４〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、前記クランク軸から一方向の回転が前記リングギアに入力され、前記キャリアの回転が前記リングギアの回転よりも速いとき、前記リングギアと前記キャリアとの相対回転を許容する。

〔５〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、前記クランク軸から一方向の回転が前記リングギアに入力されたとき、前記キャリアの回転が前記リングギアの回転よりも速くなるまでは、前記リングギアと前記キャリアとを連結して一体的に回転させる。

〔６〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構の少なくとも一部は、前記リングギアまたは前記クランク軸と、前記キャリアとの間に配置される。
〔７〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記リングギアおよび前記キャリアは、前記リングギアの内周と前記キャリアの外周とが前記遊星歯車機構の径方向において対向する部分を含み、前記動力切替機構は、前記リングギアの内周と前記キャリアの外周とが対向する部分に配置される。

〔８〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、前記リングギアの内周および前記キャリアの外周の一方に形成され、周方向において深さの異なる溝と、前記溝の内部に配置される転動体と、を含む。

〔９〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記溝は、周方向の中間部から両端部に向かうにつれて浅くなる。
〔１０〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、第１の付勢部材、第２の付勢部材、および、前記遊星歯車機構が設けられるハウジングをさらに含み、前記第１の付勢部材は、前記転動体に前記溝の一方に向かう力を付与し、前記第２の付勢部材は、前記ハウジングに摺動可能に支持され、前記クランク軸から他方向の回転が前記入力体に入力されるとき、前記転動体に前記溝の他方に向かう力を付与する。

〔１１〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記入力体は、キャリアであり、前記出力体は、リングギアであり、前記伝達体は、サンギアである。
〔１２〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構の少なくとも一部は、前記リングギアと、前記キャリアまたは前記クランク軸との間に配置される。

〔１３〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記クランク軸および前記リングギアは、前記クランク軸の外周と前記リングギアの内周とが前記遊星歯車機構の径方向において対向する部分を含み、前記動力切替機構は、前記リングギアの内周と前記クランク軸の外周とが対向する部分に配置される。

〔１４〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、前記クランク軸の外周と前記リングギアの内周とが対向する前記部分に配置される切替部を備え、前記切替部は、前記キャリアに連結されて前記キャリアの軸方向に平行な回転軸と、前記回転軸に回転可能に支持される爪部とを備え、前記切替部は、前記クランク軸が一方向に回転するとき、前記爪部が前記クランク軸および前記リングギアの少なくとも一方から離れ、前記クランク軸が他方向に回転するとき、前記爪部が前記回転軸まわりで回転することにより、前記爪部と前記クランク軸および前記リングギアとが接触して前記キャリアと前記リングギアとを連結する。

〔１５〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記動力切替機構は、前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周とが対向する部分において前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周の一方に形成される凸部と、前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周とが対向する部分において前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周の他方に形成され、前記キャリアが前記リングギアに対して移動可能になるように前記凸部を収容する第１の溝と、前記リングギアの内周において前記クランク軸の外周と対向する部分に形成される第２の溝と、前記爪部に力を付与する付勢部材とをさらに含み、前記付勢部材は、前記爪部に前記クランク軸の外周に押さえつける力を付与し、前記爪部は、前記クランク軸が一方向に回転するとき、前記クランク軸が前記キャリアに対して一方向に相対移動することによって、前記リングギアの前記第２の溝から外れるように回転して、前記リングギアから離れ、前記クランク軸が他方向に回転するとき、前記クランク軸が前記キャリアに対して他方向に相対移動することによって、前記リングギアの前記第２の溝に入るように回転して、前記リングギアの前記第２の溝に嵌まり込んで前記キャリアと前記リングギアとを連結する。

〔１６〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、少なくとも前記遊星歯車機構を収容するハウジングと、前記サンギアと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングに対する前記サンギアの一方向への回転を許容し、他方向への回転を規制するワンウェイクラッチとをさらに含む。

〔１７〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、少なくとも前記遊星歯車機構を収容するハウジングと、前記第１のモータの出力軸またはロータと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングに対する前記第１のモータの前記出力軸または前記ロータの一方向への回転を許容し、他方向への回転を規制するワンウェイクラッチとをさらに含む。

〔１８〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記サンギアは、前記クランク軸まわりにおいて前記クランク軸と同軸に配置される。
〔１９〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第１のモータは、前記クランク軸まわりにおいて前記クランク軸と同軸に配置される。

〔２０〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記サンギアは、前記第１のモータの出力軸と一体的に形成される。
〔２１〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記出力体と接続され、かつ、フロントスプロケットを取り付け可能な出力部をさらに備える。

〔２２〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記クランク軸をさらに備える。
〔２３〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記出力体または前記入力体にトルクを伝達する第２のモータをさらに備える。

〔２４〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第２のモータの回転軸は、前記クランク軸の径方向に前記クランク軸から離れて配置される。
〔２５〕前記自転車用ドライブユニットの一形態によれば、前記第１のモータおよび前記第２のモータを制御する制御部をさらに備える。

上記自転車用ドライブユニットは、コースターブレーキを機能させることができる。

第１実施形態の自転車用ドライブユニットを搭載する自転車の側面図。図１の自転車用ドライブユニットの断面図。図２の遊星歯車機構の各構成要素の回転方向を示す模式図。図２の動力切替機構の拡大断面図。図４の５−５線の断面図。図５のクランク軸が逆転方向に回転したときの断面図。図２のクランク軸が逆転方向に回転したときの遊星歯車機構の各構成要素の回転方向を示す模式図。図５の遊星歯車機構のリングギアとキャリアとが正転方向に一体的に回転するときの断面図。第２実施形態の自転車用ドライブユニットの断面図。図９の遊星歯車機構の各構成要素の回転方向を示す模式図。図１０の動力切替機構の拡大断面図。図１１の１２−１２線の断面図。図１２のクランク軸が逆転方向に回転したときの断面図。第２実施形態の変形例の自転車用ドライブユニットの模式図。

（第１実施形態）
図１を参照して、自転車用ドライブユニットを搭載する自転車の構成を説明する。
自転車１０は、フレーム１２、ハンドルバー１４、前輪１６、後輪１８、駆動機構２０、バッテリユニット２２、および、ドライブユニット４０を備えている。

駆動機構２０は、左右のクランクアーム２４、左右のペダル２６、フロントスプロケット３０、リアスプロケット３２、および、チェーン３４を含む。左右のクランクアーム２４は、ドライブユニット４０のクランク軸４２を介して回転可能にフレーム１２に取り付けられている。ペダル２６は、ペダル軸２８まわりに回転可能にクランクアーム２４に取り付けられている。

フロントスプロケット３０は、ドライブユニット４０の出力部６４（図２参照）に連結されている。フロントスプロケット３０は、クランク軸４２と同軸に設けられる。リアスプロケット３２は、後輪１８の車軸１８Ａまわりに回転可能に取り付けられている。チェーン３４は、フロントスプロケット３０とリアスプロケット３２とに巻き掛けられている。ペダル２６に加えられる人力駆動力によりクランクアーム２４が回転するとき、フロントスプロケット３０、チェーン３４、および、リアスプロケット３２によって、後輪１８が回転する。

バッテリユニット２２は、バッテリ３６、および、バッテリ３６をフレーム１２に着脱可能に取り付けるためのバッテリホルダ３８を備えている。バッテリ３６は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリ３６は、２次電池によって構成される。バッテリ３６は、ドライブユニット４０に電気的に接続されて、ドライブユニット４０に電力を供給する。

図２に示されるように、ドライブユニット４０は、クランク軸４２、ハウジング４４、遊星歯車機構４６、動力切替機構４８、第１のモータ５０、および、第２のモータ５２を備えている。

ハウジング４４は、遊星歯車機構４６、動力切替機構４８、第１のモータ５０、および、第２のモータ５２を収容する。ハウジング４４は、クランク軸４２を回転可能に支持している。クランク軸４２は、ハウジング４４を貫通して設けられている。

遊星歯車機構４６は、伝達体であるサンギア５４、クランク軸４２の回転が入力される入力体であるリングギア５６、複数のプラネタリギア５８、複数のプラネタリピン６０、および、遊星歯車機構４６の回転を外部に出力する出力体であるキャリア６２を備えている。

サンギア５４は、クランク軸４２のまわりにおいてクランク軸４２と同軸に配置されている。
リングギア５６は、サンギア５４よりもクランク軸４２の径方向の外側に配置されている。リングギア５６は、クランク軸４２のまわりにおいてクランク軸４２と同軸に配置されている。このため、リングギア５６は、サンギア５４のまわりにおいてサンギア５４と同軸に配置されている。リングギア５６の内周とクランク軸４２とは、例えば、スプライン嵌合または圧入等により接続されている。リングギア５６は、クランク軸４２と一体的に回転する。クランク軸４２の回転は、リングギア５６に入力される。

複数のプラネタリギア５８は、サンギア５４とリングギア５６との間に配置されている。各プラネタリギア５８は、大径部５８Ａおよび小径部５８Ｂを備えている。大径部５８Ａの外周のギアは、サンギア５４の外周と対向する部分に配置され、サンギア５４と噛み合わせられている。小径部５８Ｂの外周のギアは、リングギア５６の内周と対向する部分に配置され、リングギア５６と噛み合わせられている。ここでは、大径部５８Ａおよび小径部５８Ｂを有するプラネタリギア５８を用いているが、通常のシングルギアで構成されるプラネタリギアであってもよい。

複数のプラネタリピン６０は、それぞれプラネタリギア５８を軸方向に貫通している。各プラネタリピン６０は、各プラネタリギア５８を回転可能に支持している。各プラネタリピン６０の両端部は、キャリア６２により回転可能に支持されている。各プラネタリピン６０の両端部が、キャリア６２により回転可能に支持されていれば、各プラネタリピン６０は、各プラネタリギア５８に回転不能に支持されていてもよい。各プラネタリピン６０が、各プラネタリギア５８を回転可能に支持していれば、各プラネタリピン６０の両端部は、キャリア６２により回転不能に支持されていてもよい。

キャリア６２は、クランク軸４２のまわりにおいてクランク軸４２と同軸に配置されている。キャリア６２は、複数のプラネタリピン６０を介して、複数のプラネタリギア５８を回転可能に保持している。このため、複数のプラネタリギア５８は、サンギア５４とリングギア５６との間において、サンギア５４まわりを公転する。

キャリア６２は、複数のプラネタリピン６０の一端を支持する第１キャリア６２Ａと、複数のプラネタリピン６０の他端を支持する第２キャリア６２Ｂを備えている。第１キャリア６２Ａは、プラネタリギア５８のうちの小径部５８Ｂ側の端部と対向している。第２キャリア６２Ｂは、プラネタリギア５８のうちの大径部５８Ａ側の端部と対向している。第１キャリア６２Ａと第２キャリア６２Ｂとは、相互に相対移動不能に連結されており、一体的に回転する。第１キャリア６２Ａと第２キャリア６２Ｂとは、一体形成されていてもよい。

第１キャリア６２Ａは、サンギア５４の内周とクランク軸４２との間に形成される空間に配置される円筒形状の連結部６２Ｃを備えている。連結部６２Ｃの端部には、出力部６４が接続されている。出力部６４の一端はハウジング４４の内部に収容され、他端はハウジング４４から露出している。出力部６４のハウジング４４から露出している部分の内周には、ボルトＢがねじ込まれる。フロントスプロケット３０は、スプラインによって出力部６４の周方向に回転不能に支持される。フロントスプロケット３０は、ボルトＢによって軸方向に移動不能に出力部６４に取り付けられる。出力部６４は、連結部６２Ｃと一体に形成されていてもよい。

第１のモータ５０は、クランク軸４２のまわりにおいてクランク軸４２と同軸に配置されている。第１のモータ５０は、クランク軸４２の軸方向において、遊星歯車機構４６と隣り合う位置に配置されている。第１のモータ５０は、クランク軸４２の軸方向において、遊星歯車機構４６よりもフロントスプロケット３０に近い側に配置されている。

第１のモータ５０は、インナーロータ式のモータであり、ハウジング４４に支持されるステータ５０Ａと、ステータ５０Ａの内周側に配置されるロータ５０Ｂとを備えている。ロータ５０Ｂの軸方向の端部には、サンギア５４の端部が取り付けられている。すなわち、サンギア５４は、第１のモータ５０の出力軸と一体的に形成されている。ロータ５０Ｂおよびサンギア５４は、クランク軸４２に対して回転することができる。第１のモータ５０は、サンギア５４にトルクを伝達し、サンギア５４の回転を制御する。ステータ５０Ａは、ハウジング４４に固定されている。

第２のモータ５２の回転軸は、クランク軸４２の径方向にクランク軸４２から離れて配置されている。第２のモータ５２の出力ギア５２Ａは、リングギア５６の外周に形成されるギア５６Ａと噛み合わせられている。第２のモータ５２は、ギア５６Ａを介してリングギア５６にトルクを伝達する。なお、第２のモータ５２の回転軸とリングギア５６との間の動力伝達経路に、第２のモータ５２の回転をリングギア５６に伝達し、かつ、クランク軸４２が一方に回転したときの、リングギア５６の回転を第２のモータ５２に伝達しないワンウェイクラッチを設けることもできる。

図４に示されるように、動力切替機構４８は、キャリア６２とリングギア５６との間に配置されており、さらに詳細には、第２キャリア６２Ｂの外周とリングギア５６の内周とが径方向において対向する部分に配置されている。動力切替機構４８は、複数の転動体６６、複数の転動体６６を保持するリテーナ６８、第１の付勢部材７０（図５参照）、および、第２の付勢部材７２を備えている。

図５に示されるように、複数の転動体６６は、リングギア５６の内周に形成される溝５６Ｂの内部に配置されている。溝５６Ｂは、周方向において深さが異なる。溝５６Ｂは、周方向の中間部から両端部に向かうにつれて浅くなっている。

第１の付勢部材７０は、溝５６Ｂとリテーナ６８とに取り付けられている。第１の付勢部材７０は、複数の転動体６６に溝５６Ｂの一方に向かう力を付与している。第１の付勢部材７０が転動体６６に付与する力の向きは、自転車１０が前進するときのクランク軸４２の回転方向と逆方向（以下、「逆転方向」）の向きに等しい。

第２の付勢部材７２は、円環状のスプリング部材である。第２の付勢部材７２は、いわゆるスライドスプリングである。第２の付勢部材７２は、円環状の部分がハウジング４４の内部に設けられる円筒状の支持部４４Ａに嵌め込まれている。支持部４４Ａは、ハウジング４４の内壁から延びて形成されている。第２の付勢部材７２の周方向の一端と他端とは、離間している。第２の付勢部材７２の一端は、リテーナ６８に形成される溝６８Ａに嵌め込まれている。第２の付勢部材７２は、支持部４４Ａに摺動可能に支持されている。このため、第２の付勢部材７２は、クランク軸４２から他方向の回転がリングギア５６に入力されるとき、転動体６６に溝５６Ｂの他方に向かう力を付与する。このとき、第２の付勢部材７２が複数の転動体６６に付与する力の向きは、自転車１０が前進するときのクランク軸４２の回転方向（以下、「正転方向」）の向きに等しい。第２の付勢部材７２は、クランク軸４２から一方向の回転がリングギア５６に入力されるとき、転動体６６に溝５６Ｂの一方に向かう力を付与する。

図５に示されるように、クランク軸４２から正転方向の回転がリングギア５６に入力されてリングギア５６が正転方向に回転し、かつ、キャリア６２がリングギア５６よりも速く正転方向に回転しているとき、転動体６６とキャリア６２との摺動抵抗が、第１の付勢部材７０と第２の付勢部材７２とによる溝５６Ｂの一方へのバイアス力よりも大きくなり、複数の転動体６６は溝５６Ｂの深い部分に位置する。このため、リングギア５６とキャリア６２との相対回転が許容される。

図６に示されるように、クランク軸４２から逆転方向の回転がリングギア５６に入力されてリングギア５６が逆転方向に回転しているとき、第２の付勢部材７２の支持部４４Ａに対する摺動抵抗が増大し、第２の付勢部材７２はリテーナ６８を介して複数の転動体６６に正転方向に向かう力を付与する。このため、複数の転動体６６は溝５６Ｂの他方の浅い部分に移動し、リングギア５６とキャリア６２とを連結する。このため、キャリア６２が逆転方向に回転する。このように、図７に示されるように、クランク軸４２から逆転方向の回転がリングギア５６に入力されるとき、リングギア５６とキャリア６２とは一体的に逆転方向に回転する。クランク軸４２から逆転方向に回転すると、制御部７４は、第１のモータ５０への電力の供給を停止する。

図８に示されるように、クランク軸４２から正転方向の回転がリングギア５６に入力されてリングギア５６が正転方向に回転し、かつ、キャリア６２の回転が正転方向かつリングギア５６と等しくなったとき、複数の転動体６６は、第１の付勢部材７０の力および第２の付勢部材７２の力により溝５６Ｂの一方の浅い部分に移動し、リングギア５６とキャリア６２とを連結する。このため、キャリア６２がリングギア５６と一体的に正転方向に回転する。複数の転動体６６は、キャリア６２の回転がリングギア５６の回転よりも速くなるまでは、リングギア５６とキャリアと６２を連結して一体的に回転させる。

図２に示されるようにドライブユニット４０は、制御部７４をさらに備えている。制御部７４は、ハウジング４４に収容されている。制御部７４は、第１のモータ５０を駆動する駆動回路、第２のモータ５２を駆動する駆動回路を含む。制御部７４は、バッテリ３６（図１参照）から供給される電力を用いて第１のモータ５０および第２のモータ５２を駆動する。制御部７４は、例えば、図示しないトルクセンサおよび車速センサ等から入力される信号に基づいて第１のモータ５０および第２のモータ５２を制御する。トルクセンサは、人力駆動力を検出するためのものである。トルクセンサは、たとえばリングギア５６に設けられる歪センサによって実現される。この場合、歪センサからの出力は、無線通信装置またはスリップリングなどを介して、制御部７４に与えられる。歪センサは、たとえば歪ゲージである。トルクセンサの代わりとして、第１のモータ５０および第２のモータ５２の少なくとも一方に与えられる電流に基づいて、制御部７４がトルクを演算してもよい。また、制御部７４は、遊星歯車機構４６に入力された回転数に対する遊星歯車機構４６から出力された回転数である遊星歯車機構４６の変速比γを変更するための操作信号が入力されたとき、クランク軸４２の回転に対する出力部６４の回転の比率が、所定の変速比になるように第１のモータ５０を制御する。また、制御部７４は、図示しない操作装置からアシスト力を変更するための操作信号が入力されたとき、人力駆動力に対する第２のモータ５２の出力が大きくなるように第２のモータ５２を制御する。

制御部７４は、第１のモータ５０を駆動させることにより、サンギア５４に逆転方向のトルクを伝達する。これにより、図３に示すように、サンギア５４の回転がサンギア５４まわりで回転するプラネタリギア５８の自転速度を加速させる。このため、キャリア６２の回転速度も大きくなり、変速比γが大きくなる。サンギア５４の回転速度に応じて、変速比γは無段階に変更される。なお、制御部７４は、変速比γ、すなわちサンギア５４の回転速度を段階的に変更するように制御することもできる。また、制御部７４と外部の装置とを無線または有線により接続し、外部の装置を用いて変速比γの段階の数、および、大きさを変更することもできる。外部の装置は、たとえばサイクルコンピュータまたはパーソナルコンピュータである。

制御部７４は、第２のモータ５２を駆動させることにより、キャリア６２に正転方向のトルクを伝達する。これにより、クランク軸４２から入力されたトルクにアシスト力が加えられて遊星歯車機構４６から出力する。

遊星歯車機構４６は、リングギア５６が入力部として機能し、キャリア６２が出力部６４に接続されているため、サンギア５４がハウジング４４に対して回転しないとき、遊星歯車機構４６に入力された回転は減速されて出力される。動力切替機構４８は、キャリア６２の回転速度がリングギア５６の回転速度以下になったとき、キャリア６２とリングギア５６とを一体的に回転させる。このため、制御部７４がサンギア５４のハウジング４４に対する回転を停止させる制御を行うときの変速比γは１である。

ドライブユニット４０は、以下の作用および効果を奏する。
（１）ドライブユニット４０は、クランク軸４２から逆転方向の回転がリングギア５６に入力されるとき、キャリア６２を逆転方向に回転させる動力切替機構４８を備えている。このため、運転者がクランクアーム２４を逆転方向に回転させたとき、リングギア５６およびフロントスプロケット３０に逆転方向のトルクが伝達される。このため、コースターブレーキを機能させることができる。動力切替機構４８を、機械的な構成で実現しているので、バッテリの有無に関係なく、コースターブレーキを機能させることができる。

（２）動力切替機構は４８、クランク軸４２から逆転方向の回転がリングギア５６に入力されるとき、リングギア５６とキャリア９８とを連結して一体的に回転させる。このため、リングギア５６の逆転方向の回転が遊星歯車機構８６により変速されてキャリア９８に伝達される構成と比較して、遊星歯車機構８６内でのトルクのロスが少なくなるため、コースターブレーキをより効果的に使用することができる。また、クランク軸４２が逆転方向に回転したときのクランク軸４２の移動角度と、フロントスプロケット３０の移動角度とが等しくなるので、違和感なくコースターブレーキを操作することができる。

（３）動力切替機構４８は、リングギア５６とキャリア６２との相対回転を許容し、キャリア６２の回転がリングギア５６の回転よりも速くなるまでは、リングギア５６とキャリア６２とを連結して一体的に回転させる。このため、第１のモータ５０への電力の供給が停止したときであっても、遊星歯車機構４６から回転を出力することができる。ドライブユニット４０は、変速比γが１のときには、第１のモータ５０へ電力の供給を停止することができるため、第１のモータ５０へ電力を供給して、サンギア５４のハウジング４４に対する位相を維持する構成と比較して、電力の消費低減に貢献できる。

（４）ドライブユニット４０は、１つの動力切替機構４８により、コースターブレーキの機能と、第１のモータ５０への電力の供給が停止したときのサンギア９０のハウジング４４に対する回転規制の機能とを実現している。このため、これらの機能を各別の機構により実現する場合と比較して、ドライブユニット４０の構造を簡略化することができる。

（５）第１のモータ５０は、クランク軸４２まわりにおいてクランク軸４２と同軸に配置される。このため、第１のモータ５０をクランク軸４２の径方向の外側に配置する構成と比較して、ドライブユニット４０のクランク軸４２の径方向の大型化を抑制できる。

（６）サンギア５４は、第１のモータ５０の出力軸と一体的に形成される。このため、ドライブユニット４０の部品点数の削減に貢献できる。
（７）第２のモータ５２の回転軸は、クランク軸４２の径方向にクランク軸４２から離れて配置される。このため、第２のモータ５２の回転軸をドライブユニット４０のクランク軸４２と同軸に配置する場合と比較して、クランク軸４２の軸方向の大型化を抑制できる。

（８）出力部６４は、クランク軸４２の軸方向において遊星歯車機構４６にオフセットして配置されている。このため、フロントスプロケット３０を取り付ける部分がクランク軸４２の軸方向において遊星歯車機構４６の内部に配置される構成と比較して、フロントスプロケット３０の取り付けおよび取り外しが容易になる。

（９）ドライブユニット４０は、キャリア６２にトルクを伝達する第２のモータ５２と、サンギア５４にトルクを伝達し、サンギア５４の回転を制御する第１のモータ５０とを含む。このため、第１のモータ５０による変速比γの変更と、第２のモータ５２によるアシスト力の変更とを独立して行うことができる。このため、より走行状況等に応じた制御を行うことができる。

（第２実施形態）
図９〜図１３を参照して、第２実施形態のドライブユニット８０について説明する。
図９に示されるように、ドライブユニット８０は、クランク軸８２、ハウジング８４、遊星歯車機構８６、動力切替機構８８、第１のモータ５０、第２のモータ５２、および、制御部７４を備えている。

ハウジング８４は、遊星歯車機構８６、動力切替機構８８、第１のモータ５０、第２のモータ５２、および、制御部７４を収容する。ハウジング８４は、クランク軸８２を回転可能に支持している。クランク軸８２は、ハウジング８４を貫通して設けられている。

遊星歯車機構８６は、伝達体であるサンギア９０、遊星歯車機構８６の回転を外部に出力する出力体であるリングギア９２、複数のプラネタリギア９４、複数のプラネタリピン９６、および、クランク軸８２の回転が入力される入力体であるキャリア９８を備えている。

サンギア９０は、クランク軸８２のまわりにおいてクランク軸８２と同軸に配置されている。リングギア９２は、サンギア９０のまわりにおいてサンギア９０と同軸に配置されている。リングギア９２には、出力部１００が接続されている。出力部１００の一端はハウジング８４の内部に収容され、他端はハウジング８４から露出している。出力部１００のハウジング８４から露出している部分の内周には、ボルトＢがねじ込まれる。リングギア９２と、出力部１００とは一体に形成されていてもよい。

複数のプラネタリギア９４は、サンギア９０とリングギア９２との間に配置されている。各プラネタリギア９４は、大径部９４Ａおよび小径部９４Ｂを備えている。大径部９４Ａの外周のギアは、サンギア９０の外周と対向する部分に配置され、サンギア９０と噛み合わせられている。小径部９４Ｂの外周のギアは、リングギア９２の内周と対向する部分に配置され、リングギア９２と噛み合わせられている。ここでは、大径部９４Ａおよび小径部９４Ｂを有するプラネタリギア９４を用いているが、通常のシングルギアで構成されるプラネタリギアであってもよい。

複数のプラネタリピン９６は、それぞれプラネタリギア９４を軸方向に貫通している。各プラネタリピン９６は、各プラネタリギア９４を回転可能に支持している。各プラネタリピン９６の両端部は、キャリア９８により回転可能に支持されている。各プラネタリピン９６の両端部が、キャリア９８により回転可能に支持されていれば、各プラネタリピン９６は、各プラネタリギア９４に回転不能に支持されていてもよい。各プラネタリピン９６が、各プラネタリギア９４を回転可能に支持していれば、各プラネタリピン９６の両端部は、キャリア９８により回転不能に支持されていてもよい。

キャリア９８は、クランク軸８２のまわりにおいてクランク軸８２と同軸に配置されている。キャリア９８は、複数のプラネタリピン９６を介して、複数のプラネタリギア９４を回転可能に保持している。このため、複数のプラネタリギア９４は、サンギア９０とリングギア９２との間において、サンギア９０まわりを公転する。

キャリア９８は、複数のプラネタリピン９６の一端を支持する第１キャリア９８Ａと、複数のプラネタリピン９６の他端を支持する第２キャリア９８Ｂを備えている。第１キャリア９８Ａは、プラネタリギア９４のうちの小径部９４Ｂ側の端部と対向している。第２キャリア９８Ｂは、プラネタリギア９４のうちの大径部９４Ａ側の端部と対向している。第１キャリア９８Ａと第２キャリア９８Ｂとは、相互に相対移動不能に連結されており、一体的に回転する。第１キャリア９８Ａと第２キャリア９８Ｂとは、一体形成されていてもよい。

第２キャリア９８Ｂの内周およびクランク軸８２の外周は、対向する部分を含んでいる。図１２に示されるように、第２キャリア９８Ｂの内周には、クランク軸８２に向かって突出する凸部９８Ｄが形成されている。クランク軸８２において凸部９８Ｄと対向する部分には、第１の溝８２Ａが形成されている。凸部９８Ｄは、第１の溝８２Ａに嵌め込まれている。第１の溝８２Ａの周方向の大きさは、凸部９８Ｄの周方向の大きさよりも大きい。このため、第２キャリア９８Ｂは、クランク軸８２に対して第１の溝８２Ａの周方向の大きさと凸部９８Ｄの周方向の大きさとの差分だけ相対移動することができる。

図９に示されるように、第１のモータ５０は、クランク軸８２の軸方向において、遊星歯車機構８６と隣り合う位置に配置されている。第１のモータ５０は、クランク軸８２の軸方向において、遊星歯車機構８６よりもフロントスプロケット３０から遠い側に配置されている。

第１のモータ５０のロータ５０Ｂの内周とクランク軸８２との間には、ハウジング８４の支持部８４Ａが配置されている。支持部８４Ａは、円筒形状を有し、クランク軸８２と同軸を有する。ロータ５０Ｂは、支持部８４Ａに回転可能に支持されている。ロータ５０Ｂは、一対のベアリング８４Ｂを介して、支持部８４Ａに支持されている。ロータ５０Ｂの軸方向の端部には、サンギア９０の端部が取り付けられている。すなわち、サンギア９０は、第１のモータ５０の出力軸と一体的に形成されている。ロータ５０Ｂおよびサンギア９０は、クランク軸８２に対して回転することができる。第１のモータ５０は、サンギア９０にトルクを伝達し、サンギア９０の回転を制御する。ステータ５０Ａは、ハウジング８４に固定されている。

支持部８４Ａは、サンギア９０の内周とクランク軸８２との間に形成される空間に延びる部分を含む。サンギア９０の内周と支持部８４Ａの外周との間には、ワンウェイクラッチ１０２が設けられている。ワンウェイクラッチ１０２は、支持部８４Ａに対するサンギア９０の一方への回転を許容し、他方への回転を規制する。具体的には、サンギア９０が支持部８４Ａに対して逆転方向に回転することを許容し、サンギア９０が支持部８４Ａに対して、正転方向に回転することを規制する。換言すれば、サンギア９０は、支持部８４Ａに対して正転方向に回転することができない。第１のモータ５０に電力が供給されていないときに、クランク軸８２の正転方向の回転が入力された場合、サンギア９０はワンウェイクラッチ１０２によって回転が規制される。このため、クランク軸８２の正転方向の回転が、遊星歯車機構８６によって増速されて出力部６４に伝達される。なお、ワンウェイクラッチ１０２は、ローラクラッチによって構成されてもよく、爪式のクラッチによって構成されてもよい。

第２のモータ５２の出力ギア５２Ａは、第２キャリア９８Ｂの外周に形成されるギア９８Ｃと噛み合わせられている。第２のモータ５２は、ギア９８Ｃを介してキャリア９８にトルクを伝達する。なお、第２のモータ５２の回転軸とキャリア９８との間の動力伝達経路に、第２のモータ５２の回転をキャリア９８に伝達し、かつ、クランク軸８２が一方に回転したときの、キャリア９８の回転を第２のモータ５２に伝達しないワンウェイクラッチを設けることもできる。

図１１に示されるように、動力切替機構８８は、クランク軸８２とリングギア９２との間に配置されており、さらに詳細には、クランク軸８２の外周とリングギア９２の内周とが遊星歯車機構８６の径方向において対向する部分に配置されている。動力切替機構８８は、切替部１０４および付勢部材１０６を備えている。リングギア９２の内周部には、動力切替機構８８の爪部１１０に対向する位置に、第２の溝９２Ａが形成されている。第２の溝９２Ａは、周方向に間隔をあけて、たとえば等間隔に複数形成されている。

切替部１０４は、第２キャリア９８Ｂに連結され、具体的には、第２キャリア９８Ｂの内周部分に連結されている。切替部１０４は、第２キャリア９８Ｂに連結されて第２キャリア９８Ｂの軸方向に平行な回転軸１０８と、回転軸１０８まわりに回転可能に支持される爪部１１０とを備えている。付勢部材１０６は、爪部１１０の一端部１１０Ａをクランク軸８２の外周に押さえつける力を爪部１１０に付与する。クランク軸８２のうちの爪部１１０が配置される部分には、第３の溝８２Ｂが形成されている。

図１２に示されるように、クランク軸８２から正転方向の回転がキャリア９８に入力されるとき、クランク軸８２がキャリア９８に対して一方向に相対移動することによってクランク軸８２の第１の溝８２Ａの逆転方向側の端面８２Ｃが第２キャリア９８Ｂの凸部９８Ｄを押す。このため、クランク軸８２と第２キャリア９８Ｂとが正転方向に一体的に回転する。このとき、爪部１１０の一端部１１０Ａは、クランク軸８２の外周のうちの第３の溝８２Ｂが形成されていない部分によって付勢部材１０６の付勢する方向とは反対の方向に押されている。このため、爪部１１０の他端部１１０Ｂがリングギア９２の第２の溝９２Ａから外れる方向に移動している。これによって、爪部１１０は、クランク軸８２の外周のうちの第３の溝８２Ｂが形成されていない部分に接触し、かつ、リングギア９２の内周から離れて接触していない状態となるので、キャリア９８とリングギア９２との相対回転が許容される。クランク軸８２が正転方向に回転しているときには、爪部１１０がクランク軸８２の外周のうちの第３の溝８２Ｂが形成されていない部分に接触した状態が維持され、爪部１１０がリングギア９２の第２の溝９２Ａから外れた状態が維持される。このため、クランク軸８２の回転速度とキャリア９８の回転速度との関係に関わらず、キャリア９８とリングギア９２との相対回転が許容される。

図１３に示されるように、クランク軸８２から逆転方向の回転がキャリア９８に入力されるとき、凸部９８Ｄが第１の溝８２Ａの内部で移動し、クランク軸８２の第１の溝８２Ａの正転方向側の端面８２Ｄが第２キャリア９８Ｂの凸部９８Ｄを押す。このため、クランク軸８２と第２キャリア９８Ｂとが逆転方向に一体的に回転する。このとき、爪部１１０の一端部１１０Ａは、クランク軸８２の外周のうちの第３の溝８２Ｂが形成されている部分に移動している。このため、爪部１１０の一端部１１０Ａが付勢部材１０６（図１１参照）の力に従って第３の溝８２Ｂ内に移動するように、爪部１１０が回転軸１０８まわりで回転する。このため、爪部１１０の他端部１１０Ｂがリングギア９２に近付く方向に移動してリングギア９２の第２の溝９２Ａに嵌まり込んで第２の溝９２Ａの内面と接触し、第２キャリア９８Ｂとリングギア９２とを連結する。このため、リングギア９２とキャリア９８とが一体的に逆転方向に回転する。

制御部７４は、第１のモータ５０を駆動させることにより、サンギア９０に逆転方向のトルクを伝達する。これにより、図１０に示すように、サンギア９０の回転がサンギア９０まわりで回転するプラネタリギア９４の自転速度を加速させる。このため、リングギア９２の回転速度も大きくなり、変速比γが大きくなる。サンギア９０の回転速度に応じて、変速比γは無段階に変更される。

図９に示す制御部７４が第１のモータ５０への電力の供給を停止したとき、第１のモータ５０の駆動が停止する。サンギア９０と支持部８４Ａとの間には、ワンウェイクラッチ１０２が設けられているため、サンギア９０の支持部８４Ａに対する回転が規制される。このため、制御部７４が第１のモータ５０への電力の供給を停止したとき、変速比γは遊星歯車機構８６の各構成要素のギア数に応じた変速比γに維持される。遊星歯車機構８６は、キャリア９８が入力部として機能し、リングギア９２が出力部６４に接続されているため、サンギア９０が支持部８４Ａに対して回転しないとき、遊星歯車機構８６に入力された回転は増速されて出力される。このため、制御部７４が第１のモータ５０への電力の供給を停止したときの変速比γは、１以上であり、例えば、１．２以上である。第１のモータ５０は、変速比γを少なくとも１．２〜１．５の範囲を含んで変更することが好ましい。第１のモータ５０が変更する変速比γの最大値は、例えば３．０以下である。換言すれば、第１のモータ５０は、変速比γを１〜３．０以上の範囲内において変更する。

ドライブユニット４０は、第１実施形態の（１）〜（３）、（５）〜（９）に準じた効果に加えて、以下の作用および効果を奏する。
（１０）遊星歯車機構８６は、第１のモータ５０の回転が停止しているときの変速比γが１以上である。このため、第１のモータ５０の回転が停止しているときの変速比γが１未満の遊星歯車機構と比較して、第１のモータ５０の大型化をともなわずに変速比γの範囲を１以上の領域において大きくすることができる。

（１１）遊星歯車機構８６の変速比γは１以上であるため、サンギア９０が回転しないときに、リングギア９２の回転速度は、キャリア９８の回転速度以上となる。第２のモータ５２は、キャリア９８に接続されているため、リングギアに第２のモータ５２を接続してトルクを伝達する構成と比較して、アシスト力を付与するときに第２のモータ５２の回転速度が大きくなることを抑制できる。このため、第２のモータ５２の電力の消費低減に貢献できる。

（変形例）
自転車用ドライブユニットが取り得る具体的な形態は、上記実施形態に例示された形態に限定されない。自転車用ドライブユニットは、上記実施形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記実施形態の変形例は、自転車用ドライブユニットが取り得る各種の形態の一例である。

・第１実施形態の動力切替機構４８を、クランク軸４２とキャリア６２との間に配置することもできる。この場合、クランク軸４２の外周およびキャリア６２の内周の一方に周方向に深さの異なる溝が形成され、転動体が溝の内部に配置される。動力切替機構４８は、クランク軸４２が逆転方向に回転するとき、クランク軸４２とクランク軸４２およびリングギア５６とキャリア６２とを一体的に回転させる。

・第１実施形態のキャリア６２の外周においてリングギア５６と対向する部分に周方向において深さの異なる溝を形成することもできる。転動体６６はこの溝に配置される。この場合、リングギア５６の溝５６Ｂを省略することもできる。

・第１実施形態のリングギア５６の溝５６Ｂを、逆転方向の端部が深く、かつ、正転方向に向かうにつれて浅くなる溝に変更することもできる。転動体６６が溝５６Ｂの逆転方向の端部に配置されているときには、リングギア５６とキャリア６２とが相対回転可能となる。この場合、サンギア５４またはロータ５０Ｂとハウジング４４との間にワンウェイクラッチを設け、このワンウェイクラッチにより第１のモータ５０への電力の供給が停止されたときのサンギア５４のハウジング４４に対する回転を規制することもできる。また、クランク軸４２とキャリア６２との間にワンウェイクラッチを設け、このワンウェイクラッチにより第１のモータ５０への電力の供給が停止されたときクランク軸４２のキャリア６２に対する回転を規制することもできる。

・第１実施形態の動力切替機構４８を爪式の動力切替機構に変更することもできる。クランク軸４２から正転方向の回転が入力されたときには、リングギア５６とキャリア６２との接続を解除し、クランク軸４２から逆転方向の回転が入力されたときにはキャリア６２とリングギア５６とを一体的に逆転方向に回転させる構成であれば、どのような構成も採用することができる。

・第２実施形態のワンウェイクラッチ１０２を、ロータ５０Ｂと支持部８４Ａとの間に設けることもできる。また、ワンウェイクラッチ１０２をロータ５０Ｂとハウジング８４の支持部８４Ａ以外の部分との間に設けることもできる。

・第２実施形態のワンウェイクラッチ１０２を省略することもできる。この場合、サンギア９０のハウジング８４に対する回転を規制するときには、第１のモータ５０が回転しないように制御することにより、サンギア９０のハウジング８４に対する回転位相を維持する。

・第２実施形態の動力切替機構８８を、図１４に示されるようにクランク軸８２と出力部１００との間に設けることもできる。この場合、出力部１００に第２の溝が形成され、切替部１０４は、出力部１００の内周とクランク軸８２の外周とが対向する部分に配置される。

・各実施形態の制御部７４は、第１のモータ５０を正転方向に駆動させることもできる。この場合、第１実施形態のリングギア５６の溝５６Ｂを、逆転方向の端部が深く、かつ、正転方向に向かうにつれて浅くなる溝に変更する。また、第２実施形態のワンウェイクラッチ１０２は設けない。第１のモータ５０が、サンギア５４を正転方向に回転させると、変速比γが小さくなる。

・各実施形態の第１のモータ５０をクランク軸４２，８２の径方向の外側に配置することもできる。この場合、サンギア５４，９０として、クランク軸４２，８２に同軸に配置される段付き歯車を用いる。

・各実施形態の第１のモータ５０を、ロータ５０Ｂがステータ５０Ａのまわりに配置されるアウターロータ型のモータにすることもできる。
・各実施形態のサンギア５４，９０と第１のモータ５０の出力軸とを別体に構成し、サンギア５４，９０と第１のモータ５０の出力軸とをスプライン嵌合等により接続することもできる。

・各実施形態の第２のモータ５２をクランク軸４２，８２まわりにおいてクランク軸４２，８２と同軸に配置することもできる。
・各実施形態の第２のモータ５２を省略することもできる。

・第１実施形態の第２のモータ５２をリングギア５６に接続することもできる。また、第２実施形態の第２のモータ５２をキャリア９８に接続することもできる。要するに、第２のモータ５２は、遊星歯車機構４６，８６の入力体および出力体のいずれに接続することもできる。

・各実施形態のドライブユニット４０，８０からクランク軸４２，８２を省略し、ドライブユニット４０，８０と別体のクランク軸を取り付けることもできる。
・各実施形態の第１のモータ５０および第２のモータ５２の少なくとも一方を、ハウジング４４，８４の外部に設けることもできる。

・各実施形態のクランク軸４２，８２とキャリア６２，９８との間、または、リングギア５６，９２とフロントスプロケット３０との間に減速機構を設けることもできる。この減速機構は、少なくとも２枚以上の歯車によって実現されてもよいし、遊星歯車機構によって実現されてもよい。

・各実施形態の遊星歯車機構４６，８６を入力体がキャリアであり、出力体がサンギアであり、伝達体がリングギアである遊星歯車機構にすることもできる。
・各実施形態の遊星歯車機構４６，８６を入力体がサンギアであり、出力体がキャリアであり、伝達体がリングギアである遊星歯車機構にすることもできる。

・各実施形態の遊星歯車機構４６，８６を入力体がリングギアであり、出力体がサンギアであり、伝達体がキャリアである遊星歯車機構にすることもできる。この遊星歯車機構は、リングギアの回転方向とサンギアの回転方向とが異なる。このため、サンギアとフロントスプロケット３０との間には回転方向を変換する伝達ギアを備える。

・各実施形態の遊星歯車機構４６，８６を入力体がサンギアであり、出力体がリングギアであり、伝達体がキャリアである遊星歯車機構にすることもできる。この遊星歯車機構は、サンギアの回転方向とリングギアの回転方向とが異なる。このため、リングギアとフロントスプロケット３０との間には回転方向を変換する伝達ギアを備える。

・各実施形態において、クランク軸４２，８２、サンギア５４，９０、キャリア６２，９８、または、リングギア５６，９２が有する各構成については、クランク軸４２，８２、サンギア５４，９０、キャリア６２，９８、またはリングギア５６，９２と連結され、これらと一体で回転する構成であれば、これらと別体で構成されていてもよい。例えば、第１実施形態の連結部６２Ｃを第１キャリア６２Ａと別体で構成し、スプライン嵌合または圧入により接続して一体的に回転させることができる。また、第２実施形態のリングギア９２の第２の溝９２Ａが形成される部分を、リングギア９２の外周部分とは別体で構成し、スプライン嵌合または圧入により接続して一体的に回転させることができる。

１０自転車
３０フロントスプロケット
４０ドライブユニット
４２クランク軸
４４ハウジング
４６遊星歯車機構
４８動力切替機構
５０第１のモータ
５２第２のモータ
５４サンギア
５６リングギア
５６Ｂ溝
５８プラネタリギア
６２キャリア
６４出力部
６６転動体
６８Ａ溝
７０第１の付勢部材
７２第２の付勢部材
７４制御部
８０ドライブユニット
８２クランク軸
８２Ａ第１の溝
８４ハウジング
８６遊星歯車機構
８８動力切替機構
９０サンギア
９２リングギア
９２Ａ第２の溝
９４プラネタリギア
９８キャリア
９８Ｄ凸部
１００出力部
１０２ワンウェイクラッチ
１０４切替部
１０８回転軸
１１０爪部
１０６付勢部材

Claims

遊星歯車機構と、
第１のモータと、
動力切替機構とを含み、
前記遊星歯車機構は、クランク軸の回転が入力される入力体、前記遊星歯車機構の回転を外部に出力する出力体、および伝達体を備え、
前記第１のモータは、前記伝達体の回転を制御し、
前記出力体は、前記クランク軸から一方向の回転が前記入力体に入力されるとき、一方向に回転し、
前記動力切替機構は、前記クランク軸から他方向の回転が前記入力体に入力されるとき、前記出力体を他方向に回転させる自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、前記クランク軸から他方向の回転が前記入力体に入力されるとき、前記入力体と前記出力体とを連結して一体的に回転させる、請求項１に記載の自転車用ドライブユニット。
前記入力体は、リングギアであり、
前記出力体は、キャリアであり、
前記伝達体は、サンギアである、請求項１または２に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、前記クランク軸から一方向の回転が前記リングギアに入力され、前記キャリアの回転が前記リングギアの回転よりも速いとき、前記リングギアと前記キャリアとの相対回転を許容する、請求項３に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、前記クランク軸から一方向の回転が前記リングギアに入力されたとき、前記キャリアの回転が前記リングギアの回転よりも速くなるまでは、前記リングギアと前記キャリアとを連結して一体的に回転させる、請求項３または４に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構の少なくとも一部は、前記リングギアまたは前記クランク軸と、前記キャリアとの間に配置される、請求項３〜５のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記リングギアおよび前記キャリアは、前記リングギアの内周と前記キャリアの外周とが前記遊星歯車機構の径方向において対向する部分を含み、
前記動力切替機構は、前記リングギアの内周と前記キャリアの外周とが対向する部分に配置される、請求項３〜６のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、
前記リングギアの内周および前記キャリアの外周の一方に形成され、周方向において深さの異なる溝と、
前記溝の内部に配置される転動体と、を含む請求項７に記載の自転車用ドライブユニット。
前記溝は、周方向の中間部から両端部に向かうにつれて浅くなる、請求項８に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、第１の付勢部材、第２の付勢部材、および、前記遊星歯車機構が設けられるハウジングをさらに含み、
前記第１の付勢部材は、前記転動体に前記溝の一方に向かう力を付与し、
前記第２の付勢部材は、前記ハウジングに摺動可能に支持され、前記クランク軸から他方向の回転が前記入力体に入力されるとき、前記転動体に前記溝の他方に向かう力を付与する、請求項９に記載の自転車用ドライブユニット。
前記入力体は、キャリアであり、
前記出力体は、リングギアであり、
前記伝達体は、サンギアである、請求項１に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構の少なくとも一部は、前記リングギアと、前記キャリアまたは前記クランク軸との間に配置される、請求項１１に記載の自転車用ドライブユニット。
前記クランク軸および前記リングギアは、前記クランク軸の外周と前記リングギアの内周とが前記遊星歯車機構の径方向において対向する部分を含み、
前記動力切替機構は、前記リングギアの内周と前記クランク軸の外周とが対向する部分に配置される、請求項１２に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、前記クランク軸の外周と前記リングギアの内周とが対向する前記部分に配置される切替部を備え、
前記切替部は、前記キャリアに連結されて前記キャリアの軸方向に平行な回転軸と、前記回転軸に回転可能に支持される爪部とを備え、
前記切替部は、前記クランク軸が一方向に回転するとき、前記爪部が前記クランク軸および前記リングギアの少なくとも一方から離れ、前記クランク軸が他方向に回転するとき、前記爪部が前記回転軸まわりで回転することにより、前記爪部と前記クランク軸および前記リングギアとが接触して前記キャリアと前記リングギアとを連結する、請求項１３に記載の自転車用ドライブユニット。
前記動力切替機構は、
前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周とが対向する部分において前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周の一方に形成される凸部と、
前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周とが対向する部分において前記クランク軸の外周と前記キャリアの内周の他方に形成され、前記キャリアが前記リングギアに対して移動可能になるように前記凸部を収容する第１の溝と、
前記リングギアの内周において前記クランク軸の外周と対向する部分に形成される第２の溝と、
前記爪部に力を付与する付勢部材とをさらに含み、
前記付勢部材は、前記爪部に前記クランク軸の外周に押さえつける力を付与し、
前記爪部は、前記クランク軸が一方向に回転するとき、前記クランク軸が前記キャリアに対して一方向に相対移動することによって、前記リングギアの前記第２の溝から外れるように回転して、前記リングギアから離れ、前記クランク軸が他方向に回転するとき、前記クランク軸が前記キャリアに対して他方向に相対移動することによって、前記リングギアの前記第２の溝に入るように回転して、前記リングギアの前記第２の溝に嵌まり込んで前記キャリアと前記リングギアとを連結する、請求項１４に記載の自転車用ドライブユニット。
少なくとも前記遊星歯車機構を収容するハウジングと、
前記サンギアと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングに対する前記サンギアの一方向への回転を許容し、他方向への回転を規制するワンウェイクラッチとをさらに含む、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
少なくとも前記遊星歯車機構を収容するハウジングと、
前記第１のモータの出力軸またはロータと前記ハウジングとの間に設けられ、前記ハウジングに対する前記第１のモータの前記出力軸または前記ロータの一方向への回転を許容し、他方向への回転を規制するワンウェイクラッチとをさらに含む、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記サンギアは、前記クランク軸まわりにおいて前記クランク軸と同軸に配置される、請求項３〜１７のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記第１のモータは、前記クランク軸まわりにおいて前記クランク軸と同軸に配置される、請求項２〜１８のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記サンギアは、前記第１のモータの出力軸と一体的に形成される、請求項１８を引用する請求項１９に記載の自転車用ドライブユニット。
前記出力体と接続され、かつ、フロントスプロケットを取り付け可能な出力部をさらに備える、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記クランク軸をさらに備える、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記出力体または前記入力体にトルクを伝達する第２のモータをさらに備える、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
前記第２のモータの回転軸は、前記クランク軸の径方向に前記クランク軸から離れて配置される、請求項２３に記載の自転車用ドライブユニット。
前記第１のモータおよび前記第２のモータを制御する制御部をさらに備える、請求項２３または２４に記載の自転車用ドライブユニット。