JP6515019B2 - 自転車用ドライブユニット - Google Patents

Description

本発明は、自転車用ドライブユニットに関する。

人力駆動力をアシストするモータを備える自転車用ドライブユニットが知られている。自転車用ドライブユニットは、モータの他に、モータの回転を減速して出力する減速機、および、減速機およびクランク軸のそれぞれから回転が伝達される連結部材等をさらに含む。特許文献１は、このような自転車用ドライブユニットの一例を開示している。

特許第２６２３４１９号公報

従来の自転車用ドライブユニットでは、モータの回転速度は、クランクの回転速度に比例する。モータは、回転速度に応じて出力トルクが変動する特性を有するので、クランクの回転速度によっては、モータの出力トルクが不足してアシスト力が小さくなってしまったり、モータの駆動効率が低くなってしまったりするおそれがある。

本発明の目的は、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうこと、およびモータの駆動効率が低下してしまうことの少なくとも一方を抑制することができる自転車用ドライブユニットを提供することである。

〔１〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの一形態は、入力体、出力体、および、前記入力体および前記出力体の間に変速比の異なる複数の変速経路を有する遊星歯車機構と、前記複数の変速経路を切り替え可能な切替機構と、前記入力体に回転力を伝達可能なモータと、クランク軸を回転可能に支持し、前記遊星歯車機構、前記切替機構および前記モータが設けられるハウジングとを含み、前記クランク軸に入力される人力駆動力は、前記遊星歯車機構の前記出力体から車輪までの駆動力の伝達経路において、前記遊星歯車機構の前記出力体から出力される回転力と合流する。

〔２〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記出力体は、前記クランク軸または前記クランク軸に連結される連結部材に接続される。
〔３〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記連結部材は、直接またはワンウェイクラッチを介してクランク軸に連結される。

〔４〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記遊星歯車機構は、前記入力体の回転を前記出力体に伝達する伝達体をさらに含み、前記切替機構は、前記入力体と前記出力体とが一体に回転する第１の状態、および、前記入力体と前記出力体とが相対的に回転する第２の状態を切り替え可能に構成される。

〔５〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記切替機構は、前記伝達体と前記出力体とを連結することによって前記入力体および前記出力体の連結状態を前記第１の状態に切り替え、前記伝達体と前記出力体との連結を解除することによって前記入力体および前記出力体の連結状態を前記第２の状態に切り替える切替部を備える。

〔６〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記切替部は、前記伝達体および前記出力体の一方に設けられ、前記伝達体および前記出力体の一方から前記伝達体および前記出力体の他方に向かって突出可能な爪と、前記伝達体および前記出力体の他方に設けられ、前記爪が係合可能な係合部を含み、前記第１の状態では、前記爪が前記係合部に係合し、前記第２の状態では、前記爪が前記係合部から離れる。

〔７〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体は、サンギアを含み、前記出力体は、前記サンギアと噛み合うプラネタリギア、および、前記プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアを含み、前記伝達体は、前記プラネタリギアと噛み合うリングギアを含む。

〔８〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体の回転軸線は、前記クランク軸の回転軸線から離間する。
〔９〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体の回転軸線は、前記クランク軸の回転軸線と同軸線上に配置される。

〔１０〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記切替機構は、前記切替部を制御する制御部をさらに備える。
〔１１〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御部は、前記爪が前記伝達体および前記出力体の一方から突出するように前記爪に力を与える付勢部材と、前記爪に接触することによって、前記爪が前記係合部から離れるように前記爪を動作させることが可能な可動部材と、前記可動部材を移動させることによって前記第１の状態および前記第２の状態を切り替える駆動部とを備える。

〔１２〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記制御部は、前記爪が前記係合部から離れるように、前記爪に力を与える付勢部材と、前記爪に接触することによって、前記爪が前記伝達体および前記出力体の一方から突出するように前記爪を動作させることが可能な可動部材と、前記可動部材を移動させることによって前記第１の状態および前記第２の状態を切り替える駆動部とを備える。

〔１３〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達体を支持する支持部をさらに含み、前記切替機構は、前記支持部と前記伝達体との間に配置されるワンウェイクラッチをさらに含み、前記ワンウェイクラッチは、前記伝達体の第１の方向への回転を許容し、前記伝達体の第１の方向とは反対の第２の方向への回転を阻止する。

〔１４〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記遊星歯車機構は、前記入力体の回転を前記出力体に伝達する伝達体をさらに含み、前記出力体および前記伝達体は、それぞれが歯数の異なる複数の歯車を含む。

〔１５〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記出力体は、第１のプラネタリギアと、前記第１のプラネタリギアとは歯数が異なり、前記第１のプラネタリギアと一体で回転する第２のプラネタリギアと、前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアを回転可能に支持するキャリアとを含み、前記伝達体は、前記第１のプラネタリギアに噛み合う第１のサンギアと、前記第１のサンギアと同軸に配置され、前記第２のプラネタリギアに噛み合う第２のサンギアを含み、前記入力体は、前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアのいずれか一方に噛み合うリングギアを含み、前記切替機構は、前記第１のサンギアおよび前記第２のサンギアの少なくとも一方の回転を規制可能に構成される。

〔１６〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第２のサンギアの歯数は、前記第１のサンギアの歯数よりも多い。
〔１７〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記切替機構は、前記第１のサンギアおよび前記第２のサンギアを回転可能に支持する支持軸と、前記第１のサンギアが前記支持軸に対して回転不能な第１の状態と、前記第１のサンギアが前記支持軸に対して回転可能な第２の状態とを切り替える切替部とを含む。

〔１８〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記切替機構は、前記支持軸と前記第２のサンギアとの間に配置されるワンウェイクラッチをさらに含み、前記ワンウェイクラッチは、前記第１の状態で前記モータによって前記入力体が回転したときに、前記第２のサンギアの回転を許容する。

〔１９〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記出力体は、第１のプラネタリギアと、前記第１のプラネタリギアとは歯数が異なり、前記第１のプラネタリギアと一体で回転する第２のプラネタリギアと、前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアを回転可能に支持するキャリアとを含み、前記伝達体は、前記第１のプラネタリギアに噛み合う第１のリングギアと、前記第１のリングギアと同軸に配置され、前記第２のプラネタリギアに噛み合う第２のリングギアを含み、前記入力体は、前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアのいずれか一方に噛み合うサンギアを含み、前記切替機構は、前記第１のリングギアおよび前記第２のリングギアの少なくとも一方の回転を規制可能に構成される。

〔２０〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のリングギアの歯数は、前記第２のリングギアの歯数よりも多い。
〔２１〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記切替機構は、前記第１のリングギアが回転不能な第１の状態と、前記第１のリングギアが回転可能な第２の状態とを切り替える切替部とを含む。

〔２２〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第１のリングギアおよび前記第２のリングギアを支持する支持部をさらに含み、前記切替機構は、前記支持部と前記第２のリングギアとの間に配置されるワンウェイクラッチをさらに含み、前記ワンウェイクラッチは、前記第１の状態で前記モータによって前記入力体が回転したときに、前記第２のリングギアの回転を許容する。

〔２３〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記モータおよび前記入力体に連結され、前記モータの回転を減速して前記入力体に伝達可能な減速機構をさらに備える。

〔２４〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸をさらに備える。

本発明の自転車用ドライブユニットは、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうこと、およびモータの駆動効率が低下してしまうことの少なくとも一方を抑制できる。

第１の実施形態の自転車用ドライブユニットを備える電動アシスト自転車の一部の側面図。 切替機構が第１の状態のときの図１の２−２線の断面図。 切替機構が第２の状態のときの図１の２−２線の断面図。 第２の実施形態の自転車用ドライブユニットの断面図。 第３の実施形態の自転車用ドライブユニットの断面図。 第１の実施形態の変形例の自転車用ドライブユニットの断面図。 第１の実施形態の変形例の自転車用ドライブユニットの断面図。

（第１の実施形態）
図１に示される電動アシスト自転車１０は、自転車用ドライブユニット（以下では「ドライブユニット３０」）を備える。一例では、電動アシスト自転車１０は、一対のクランクアーム１２、一対のペダル１６、フロントスプロケット１８、リアスプロケット２０、チェーン２２、および、第１クラッチ２４をさらに備える。

一対のクランクアーム１２は、ドライブユニット３０のクランク軸３２と一体に回転可能な状態でクランク軸３２の両端部のそれぞれに連結される。一対のクランクアーム１２は、クランク軸３２と共にクランクを構成する。一対のペダル１６は、それぞれペダル本体１７とペダル軸１４を有する。ペダル軸１４は、クランクアーム１２と一体に回転可能な状態で一対のクランクアーム１２のそれぞれに連結される。ペダル本体１７は、ペダル軸１４に対する回転が可能な状態で一対のペダル軸１４のそれぞれに支持される。

フロントスプロケット１８は、ドライブユニット３０の連結部材４４を介してドライブユニット３０と連結される。リアスプロケット２０は、第１クラッチ２４を介して電動アシスト自転車１０のリアホイール（図示略）と連結される。チェーン２２は、フロントスプロケット１８およびリアスプロケット２０に巻き掛けられる。

ドライブユニット３０の機能は、クランク軸３２に入力される人力駆動力をアシストすることである。ドライブユニット３０は、電動アシスト自転車１０のフレームに取り付けられ、フレームに対して着脱可能である。ドライブユニット３０とフレームとを結合する手段は、例えばボルトまたは樹脂製のバンドである。電動アシスト自転車１０のフレームに取り付けられるバッテリ（図示略）は、ドライブユニット３０に電気エネルギーを供給可能である。

図２に示されるとおり、ドライブユニット３０は、遊星歯車機構３６、切替機構３８、モータ４０、および、ハウジング４２を含む。モータ４０の一例は、電気モータである。一例では、ドライブユニット３０は、クランク軸３２、第２クラッチ３４、連結部材４４、減速機構４６、および、制御装置５０をさらに含む。

ハウジング４２は、クランク軸３２を回転可能に支持する。クランク軸３２は、ドライブユニット３０に対する回転が可能な状態でドライブユニット３０によって支持される。クランク軸３２の両端部は、ハウジング４２から突出する。遊星歯車機構３６、切替機構３８、モータ４０、連結部材４４、第２クラッチ３４、減速機構４６、および、制御装置５０は、ハウジング４２に設けられる。

連結部材４４は、中空軸５２およびギア５４を含む。中空軸５２は、ハウジング４２に対する回転が可能な状態でハウジング４２およびクランク軸３２に支持される。中空軸５２の一方の端部５２Ａは、ハウジング４２から突出する。クランク軸３２は、両端部が中空軸５２から突出するように中空軸５２内に挿入される。ギア５４は、中空軸５２に対する回転が不能な状態で中空軸５２に取り付けられ、中空軸５２と同軸を有する。別の例では、ギア５４は、中空軸５２を加工することによって中空軸５２と一体に形成されていてもよい。

第２クラッチ３４は、クランク軸３２の外周と連結部材４４の内周との間に設けられる。第２クラッチ３４は、クランク軸３２が前方に回転する場合にクランク軸３２から連結部材４４に回転を伝達し、クランク軸３２が後方に回転する場合にクランク軸３２から連結部材４４に回転を伝達しないようにクランク軸３２および連結部材４４と連結される。このように、連結部材４４は、第２クラッチ３４を介してクランク軸３２に連結される。連結部材４４は、クランク軸３２の軸心まわりに設けられ、クランク軸３２の軸心まわりに回転可能である。別の例では、第２クラッチ３４を介さずに、連結部材４４がクランク軸３２に連結される。この場合は、クランク軸３２と連結部材４４とは常に一体に回転する。

フロントスプロケット１８は、ハウジング４２の外部においてハウジング４２の側方に配置される。フロントスプロケット１８は、ボルトＢによってドライブユニット３０に取り付けられる。ボルトＢは、連結部材４４との間にフロントスプロケット１８が固定されるように連結部材４４にねじ込まれる。

図１に示されるクランク軸３２を前方に回転させる人力駆動力がペダル１６に入力された場合、クランク軸３２が電動アシスト自転車１０のフレームに対して前方に回転する。この場合、クランク軸３２の回転が図２に示される第２クラッチ３４および連結部材４４を介してフロントスプロケット１８に伝達され、フロントスプロケット１８の回転が図１に示されるチェーン２２を介してリアスプロケット２０に伝達される。クランク軸３２を後方に回転させる人力駆動力がペダル１６に入力された場合、クランク軸３２がフレームに対して後方に回転する。この場合、図２に示される第２クラッチ３４の作用によってクランク軸３２の回転が連結部材４４およびフロントスプロケット１８に伝達されない。

減速機構４６は、モータ４０および入力体６０に連結され、モータ４０の回転を減速して入力体６０に伝達可能である。図２に示されるとおり、減速機構４６は、第１の回転軸５６および第２の回転軸５８を含む。第１の回転軸５６は、ハウジング４２に回転可能に支持されて、モータ４０の出力軸４０Ａに隣り合う位置に設けられる。第１の回転軸５６は、軸線方向に間隔をあけて設けられる複数のベアリングを介して、ハウジング４２に支持されている。第２の回転軸５８は、第１の回転軸５６と平行に設けられ、クランク軸３２の回転軸線ＣＡから離間する。第２の回転軸５８は、軸線方向に間隔をあけて設けられる複数のベアリングを介して、ハウジング４２に回転可能に支持されている。

減速機構４６は、モータ４０の出力軸４０Ａに設けられるギア４０Ｂと、第１の回転軸５６に設けられる第１のギア５６Ａおよび第２のギア５６Ｂと、第２の回転軸５８に設けられるギア５８Ａとをさらに含む。第１のギア５６Ａは、第１の回転軸５６に同軸に設けられ、第１の回転軸５６に固定されて、第１の回転軸５６と一体に回転する。第１のギア５６Ａは、ギア４０Ｂと噛み合わせられる。ギア４０Ｂの歯数は、第１のギア５６Ａの歯数よりも少ない。このため、モータ４０の回転が減速されて第１の回転軸５６に伝達される。第１の回転軸５６の第１のギア５６Ａが設けられる部分と異なる部分には、第２のギア５６Ｂが設けられている。第２のギア５６Ｂは、第１の回転軸５６に同軸に設けられ、第１の回転軸５６に固定されて、第１の回転軸５６と一体に回転する。第２のギア５６Ｂは、ギア５８Ａと噛み合わせられている。第２のギア５６Ｂの歯数は、ギア５８Ａの歯数よりも少ない。このため、第１の回転軸５６の回転が減速されて第２の回転軸５８に伝達される。ギア４０Ｂは、モータ４０の出力軸４０Ａと一体に形成されていてもよく、別体に形成されて連結されていてもよい。第１のギア５６Ａおよび第２のギア５６Ｂの少なくとも一方は、第１の回転軸５６と一体に形成されていてもよく、別体に形成されて連結されていてもよい。ギア５８Ａは、第２の回転軸５８と一体に形成されていてもよく、別体に形成されて連結されていてもよい。

第２の回転軸５８のギア５８Ａが設けられる部分と異なる部分には、遊星歯車機構３６が設けられている。遊星歯車機構３６は、第２の回転軸５８と同軸に設けられている。第２の回転軸５８は、遊星歯車機構３６の入力体６０と連結されている。第２の回転軸５８の回転は、入力体６０に入力される。

遊星歯車機構３６は、入力体６０、出力体６２、および、伝達体６４を含む。遊星歯車機構３６は、入力体６０および出力体６２の間に変速比の異なる複数の変速経路を有する。入力体６０は、サンギア６０Ａを含む。サンギア６０Ａは、第２の回転軸５８の外周部に、第２の回転軸５８と同軸に設けられ、第２の回転軸５８と一体に回転する。入力体６０の回転軸線ＣＢは、クランク軸３２の回転軸線ＣＡから離間する。サンギア６０Ａは、第２の回転軸５８と一体に形成されていてもよい。

出力体６２は、サンギア６０Ａと噛み合うプラネタリギア６２Ａ、および、プラネタリギア６２Ａを回転可能に支持するキャリア６２Ｂ、および、複数のプラネタリギア６２Ａを回転可能に支持するプラネタリピン６２Ｃを含む。キャリア６２Ｂは、複数のプラネタリギア６２Ａのそれぞれを軸線方向に貫通するプラネタリピン６２Ｃを介して複数のプラネタリギア６２Ａを回転可能に支持する。別の例では、プラネタリピン６２Ｃが、複数のプラネタリギア６２Ａと一体に回転し、キャリア６２Ｂを回転可能に支持することによって、キャリア６２Ｂが複数のプラネタリギア６２Ａを回転可能に支持してもよい。キャリア６２Ｂは、ベアリング６２Ｅを介して第２の回転軸５８に支持されていてもよい。キャリア６２Ｂは、プラネタリピン６２Ｃの両端部を支持するように構成されてもよい。

伝達体６４は、入力体６０の回転を出力体６２に伝達する。伝達体６４は、プラネタリギア６２Ａと噛み合うリングギア６４Ａを含む。伝達体６４は、ハウジング４２の支持部４２Ａにワンウェイクラッチ８４を介して支持されている。伝達体６４は、筒状に形成されている。

プラネタリギア６２Ａは、サンギア６０Ａおよびリングギア６４Ａとの間に配置されて、サンギア６０Ａおよびリングギア６４Ａに噛み合わせられている。出力体６２は、クランク軸３２に連結される連結部材４４に接続されている。キャリア６２Ｂは、外周部にギア６２Ｄを備えている。ギア６２Ｄは、連結部材４４のギア５４に噛み合わせられている。

切替機構３８は、入力体６０と出力体６２とが一体に回転する第１の状態、および、入力体６０と出力体６２とが相対的に回転する第２の状態を切り替え可能に構成される。切替機構３８は、第１の状態と第２の状態とを切り替えることによって、遊星歯車機構３６が有する複数の変速経路を切り替え可能である。切替機構３８は、切替部６６、および、切替部６６を制御する制御部６８を備える。

切替部６６は、伝達体６４と出力体６２とを連結することによって入力体６０および出力体６２の連結状態を第１の状態に切り替え、伝達体６４と出力体６２との連結を解除することによって入力体６０および出力体６２の連結状態を第２の状態に切り替える。具体的には、切替部６６は、複数の爪７０および係合部７２を含む。爪７０は、出力体６２に設けられている。爪７０は、出力体６２から伝達体６４に向かって突出可能である。キャリア６２Ｂのうち爪７０を支持する部分は、環状に形成され、複数の爪７０が、キャリア６２Ｂの外周部の周方向に並んで設けられている。各爪７０は、プラネタリピン６２Ｃに搖動可能に支持されている。各爪７０は、プラネタリピン６２Ｃとは別のピンに搖動可能に支持されていてもよい。係合部７２は、伝達体６４に設けられ、爪７０が係合可能である。第１の状態では、爪７０が係合部７２に係合し、第２の状態では、爪７０が係合部７２から離れる。係合部７２は、伝達体６４の内周部に形成されている。係合部７２は、凹部または凸部の少なくともいずれかを、１または複数含む。係合部７２は、ラチェット溝によって形成されてもよい。爪７０の第１端部７０Ａが、係合部７２に係合可能になっている。爪７０の第１端部７０Ａと第２端部７０Ｂとの間に、プラネタリピン６２Ｃが配置されている。

制御部６８は、付勢部材７４、可動部材７６、および、駆動部７８を備えている。付勢部材７４は、爪７０が出力体６２から突出するように爪７０に力を与える。付勢部材７４は、例えば環状のばねであり、爪７０の外周部に取り付けられる。

可動部材７６は、爪７０に接触することによって、爪７０が係合部７２から離れるように爪７０を動作させることが可能である。可動部材７６は、環状の部材であり、第２の回転軸５８まわりに第２の回転軸５８と相対回転可能に、第２の回転軸５８を介してハウジング４２に支持されている。可動部材７６は、軸方向の第１の端面７６Ａが爪７０の第２端部７０Ｂと対向する位置に設けられる。第１の端面７６Ａは、爪７０から離れる方向に、径方向の外側に向かって傾斜するテーパ面を有する。可動部材７６を爪７０の第２端部７０Ｂに向かって移動させると、爪７０の第２端部７０Ｂが第１端部７０Ａに沿って移動して、爪７０がプラネタリピン６２Ｃまわりに動く。これによって出力体６２から突出している爪７０の突出量が小さくなる。可動部材７６は、軸線方向において爪７０から離れる方向に、例えばばねによって付勢されている。

駆動部７８は、可動部材７６を移動させることによって第１の状態および第２の状態を切り替える。駆動部７８は、変速用モータ８０、および、環状部材８２を備えている。環状部材８２は、第２の回転軸５８まわりに第２の回転軸５８と相対回転可能にハウジング４２に支持されている。環状部材８２は、軸線方向の端面にカム面８２Ａを備えている。環状部材８２のカム面８２Ａには、可動部材７６が接触している。

カム面８２Ａは、可動部材７６の軸線方向の第２の端面７６Ｂと接触可能である。環状部材８２は、変速用モータ８０と接続されて、変速用モータ８０によって回転可能である。変速用モータ８０の駆動によって環状部材８２が回転するとき、その回転方向によって可動部材７６を爪７０に近付く方向、または、爪７０から離れる方向に移動させる。

切替機構３８は、ハウジング４２の支持部４２Ａと伝達体６４との間に配置されるワンウェイクラッチ８４をさらに含む。ワンウェイクラッチ８４は、伝達体６４の第１の方向への回転を許容し、伝達体６４の第１の方向とは反対の第２の方向への回転を阻止する。

図２に示されるとおり、可動部材７６が爪７０から離れているとき、爪７０は付勢部材７４によって係合部７２に向かって突出している。このとき、爪７０は係合部７２に係合する。このため、出力体６２と伝達体６４とが一体に回転する。このとき、入力体６０に入力される回転が電動アシスト自転車１０を前進させる方向への回転である場合、伝達体６４には、第１の方向への回転力が付与される。伝達体６４は、ワンウェイクラッチ８４によって第１の方向への回転が許容されているため、遊星歯車機構３６は、サンギア６０Ａ、プラネタリギア６２Ａ、および、リングギア６４Ａは第２の回転軸５８の軸線回りに一体に回転する。このときの遊星歯車機構３６の減速比は「１」である。すなわち、出力体６２と伝達体６４とが連結されて入力体６０と出力体６２とが一体に回転するとき、遊星歯車機構３６は、第１の変速経路によって入力体６０に入力された回転を変速せずに出力体６２から出力する。

図３に示されるとおり、可動部材７６が爪７０に近付いて爪７０をプラネタリピン６２Ｃまわりに回転させることによって、爪７０は係合部７２から離れる。このため、出力体６２と伝達体６４との相対回転が許容される。このとき、入力体６０に入力される回転が電動アシスト自転車１０を前進させる方向への回転である場合、伝達体６４には、第２の方向への回転力が付与される。伝達体６４は、ワンウェイクラッチ８４によって第２の方向への回転が阻止されているため、遊星歯車機構３６は、サンギア６０Ａ、プラネタリギア６２Ａ、および、リングギア６４Ａの各歯数に応じた変速比によって入力体６０に入力された回転を出力体６２から伝達する。すなわち、伝達体６４と出力体６２との係合が解除されて出力体６２と入力体６０との相対回転が許容されているとき、遊星歯車機構３６は、第２の変速経路によって、入力体６０に入力された回転を減速して出力体６２から出力する。

ドライブユニット３０は、トルクセンサ８６、および、回転速度センサ（図示略）をさらに含む。トルクセンサ８６は、例えば、歪ゲージ、半導体歪センサ、または、磁歪センサである。トルクセンサ８６は、連結部材４４の中空軸５２に取り付けられる。トルクセンサ８６は、連結部材４４にかかるトルクを検出する。

クランク軸３２の回転が連結部材４４に伝達され、モータ４０の回転が連結部材４４に伝達されない場合、トルクセンサ８６は、クランク軸３２に入力された人力駆動力を反映した信号を制御装置５０に出力する。クランク軸３２の回転およびモータ４０の回転が連結部材４４に伝達される場合、トルクセンサ８６は、クランク軸３２に入力された人力駆動力と、遊星歯車機構３６を介して伝達されるモータ４０のトルクとが合成されたトルクを反映した信号を制御装置５０に出力する。

回転速度センサは、クランクの回転速度を検出するケイデンスセンサを含む。ケイデンスセンサは、たとえばクランク軸３２に設けられる磁石を検出する。ケイデンスセンサは、リードスイッチまたはホール素子などの磁気検出センサを含む。ケイデンスセンサは、クランク軸３２の回転速度に応じた信号を制御装置５０に出力する。ケイデンスセンサは、クランクアーム１２に設けられる磁石を検出する構成としてもよい。この場合、ケイデンスセンサは、クランクアーム１２の回転速度に応じた信号を制御装置５０に出力する。回転速度センサは、電動アシスト自転車１０のフロントホイールまたはリアホイールの回転速度を検出するスピードセンサをさらに含んでいてもよい。制御装置５０は、回転速度センサの検出結果に基づいて、クランクの回転速度を算出する。

制御装置５０は、モータ４０および変速用モータ８０を制御する。制御装置５０は、人力駆動力と、クランクの回転速度とに応じて、モータ４０および変速用モータ８０の回転を制御する。一例では、制御装置５０は、トルクセンサ８６によって検出された人力駆動力、および、回転速度センサによって検出されたクランクの回転速度および電動アシスト自転車１０の走行速度に基づいて、モータ４０および変速用モータ８０の出力を制御する。

制御装置５０は、クランクの回転速度が所定の速度以下から所定の速度よりも高くなると、変速用モータ８０を駆動し、入力体６０と出力体６２とを係合させる。制御装置５０は、クランクの回転速度が所定の速度以上から所定の速度よりも低くなると、変速用モータ８０を駆動し、入力体６０と出力体６２との係合を解除させる。

遊星歯車機構３６によって変速された回転は、連結部材４４に伝達される。連結部材４４において、出力体６２の回転およびクランク軸３２の回転が合力される。このような構成によって、クランク軸３２に入力される人力駆動力は、遊星歯車機構３６の出力体６２からリアスプロケット２０（図１参照）と接続される車輪（図示略）までの駆動力の伝達経路において、遊星歯車機構３６の出力体６２から出力される回転力と合流する。連結部材４４には、出力体６２の回転が伝達され、かつクランク軸３２の回転が遊星歯車機構３６を介さずに与えられる。

ドライブユニット３０の作用および効果について説明する。
（１）ドライブユニット３０は、モータ４０の回転を変速して連結部材４４に伝達する遊星歯車機構３６を備える。切替機構３８は、モータ４０の回転を２段階に変速できる。この構成によれば、モータ４０の回転速度を所定の範囲内に抑制しやすくすることができるので、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうこと、およびモータの駆動効率が低下してしまうことの少なくとも一方を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図４を参照して、第２の実施形態のドライブユニット３０について説明する。なお、第１の実施形態と共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

第２の実施形態のドライブユニット３０は、遊星歯車機構８８、切替機構９０、モータ４０、および、ハウジング４２を含む。遊星歯車機構８８は、入力体９２、出力体９４、および、伝達体９６を備えている。遊星歯車機構８８は、入力体９２および出力体９４の間に変速比の異なる複数の変速経路を有する。切替機構９０は、複数の変速経路を切り替え可能である。

出力体９４は、複数の第１のプラネタリギア９４Ｂ、複数の第２のプラネタリギア９４Ａ、キャリア９４Ｃ、および、プラネタリピン９４Ｄを含む。第２のプラネタリギア９４Ａは、第１のプラネタリギア９４Ｂとは歯数が異なり、第１のプラネタリギア９４Ｂと一体で回転する。第１のプラネタリギア９４Ｂの歯数は、第２のプラネタリギア９４Ａの歯数よりも多い。第１のプラネタリギア９４Ｂおよび第２のプラネタリギア９４Ａの数は等しい。１つの第１のプラネタリギア９４Ｂと１つの第２のプラネタリギア９４Ａとは、一体に形成されたいわゆる段付きのプラネタリギアである。

プラネタリピン９４Ｄは、複数のプラネタリギア９４Ａ，９４Ｂを貫通して、複数のプラネタリギア９４Ａ，９４Ｂを回転可能に支持する。キャリア９４Ｃは、プラネタリピン９４Ｄによって回転不能に支持され、プラネタリピン９４Ｄを介して第１のプラネタリギア９４Ｂおよび第２のプラネタリギア９４Ａを回転可能に支持する。別の例では、プラネタリピン９４Ｄが複数のプラネタリギア９４Ａ，９４Ｂを回転不能に支持し、キャリア９４Ｃがプラネタリピン９４Ｄを回転可能に支持することによって、キャリア９４Ｃが複数のプラネタリギア９４Ａ，９４Ｂを回転可能に支持することもできる。

伝達体９６は、第１のプラネタリギア９４Ｂに噛み合う第１のサンギア９６Ａと、第１のサンギア９６Ａと同軸に配置され、第２のプラネタリギア９４Ａに噛み合う第２のサンギア９６Ｂを含む。第２のサンギア９６Ｂの歯数は、第１のサンギア９６Ａの歯数よりも多い。すなわち、出力体９４および伝達体９６は、それぞれが歯数の異なる複数の歯車を含む。第１のサンギア９６Ａおよび第２のサンギア９６Ｂは、ハウジング４２に支持される支持軸９７まわりに設けられている。支持軸９７は、第１のサンギア９６Ａおよび第２のサンギア９６Ｂを回転可能に支持する。

入力体９２は、第１のプラネタリギア９４Ｂに噛み合うリングギア９２Ａを含む。伝達体９６は、入力体９２の回転を出力体９４に伝達する。別の例では、リングギア９２Ａは、第１のプラネタリギア９４Ｂではなく、第２のプラネタリギア９４Ａに噛み合っていてもよい。入力体９２の外周部には、減速機構４６の第１の回転軸５６まわりに設けられるギア５６Ｃと噛み合うギア９２Ｂが設けられている。入力体９２には、減速機構４６を介してモータ４０の回転が伝達される。

切替機構９０は、第１のサンギア９６Ａおよび第２のサンギア９６Ｂの少なくとも一方の回転を規制可能に構成される。切替機構９０は、支持軸９７、切替部９８、および、ワンウェイクラッチ９９を含む。切替部９８は、第１のサンギア９６Ａが支持軸９７に対して回転不能な第１の状態と、第１のサンギア９６Ａが支持軸９７に対して回転可能な第２の状態とを切り替える。切替部９８は、変速用モータ（図示略）および支持軸９７から第１のサンギア９６Ａに向かって突出可能な爪（図示略）を備えている。切替部９８は、伝達体９６の内周部に設けられる係合部をさらに含む。この係合部は、第１の実施形態における係合部７２と同様な形状である。切替部９８は、変速用モータの駆動によって、第１の状態と第２の状態とを切り替える。具体的には、爪が第１のサンギア９６Ａに向かって突出することによって、第１のサンギア９６Ａが支持軸９７に対して回転不能な第１の状態が形成される。爪が第１のサンギア９６Ａから離れることによって、第１のサンギア９６Ａが支持軸９７に対して回転可能な第２の状態が形成される。切替部９８は、変速用モータによって爪の動きを制御することができれば、どのような構成を用いてもよい。たとえば、切替部９８の爪は、支持軸９７に設けられ、ばねによって第１のサンギア９６Ａの係合部に接触する位置に付勢されている。変速用モータは、スリーブまたはカムを介して爪の位置を制御する。

ワンウェイクラッチ９９は、支持軸９７と第２のサンギア９６Ｂとの間に配置される。ワンウェイクラッチ９９は、第１の状態でモータ４０によって入力体９２が回転したときに、第２のサンギア９６Ｂの支持軸９７に対する回転を許容する。ワンウェイクラッチ９９は、第２の状態でモータ４０によって入力体９２が回転したときに、第２のサンギア９６Ｂの回転を規制する。

切替部９８によって、第１のサンギア９６Ａが支持軸９７に対して回転不能な第１の状態が形成されているとき、入力体９２に伝達されたモータ４０の回転は、プラネタリギア９４Ａ，９４Ｂを第１のサンギア９６Ａまわりに自転しながら公転させる。このとき、キャリア９４Ｃがプラネタリギア９４Ａ，９４Ｂとともに回転し、キャリア９４Ｃの回転が連結部材４４に伝達される。

切替部９８によって、第１のサンギア９６Ａが支持軸９７に対して回転可能な第２の状態が形成されているとき、入力体９２に伝達されたモータ４０の回転は、プラネタリギア９４Ａ，９４Ｂを第２のサンギア９６Ｂまわりに自転しながら公転させる。このとき、キャリア９４Ｃがプラネタリギア９４Ａ，９４Ｂとともに回転し、キャリア９４Ｃの回転が連結部材４４に伝達される。第２のサンギア９６Ｂは、第１のサンギア９６Ａよりも歯数が多い。このため、第１の状態における第１のサンギア９６Ａを介した第１の変速経路よりも、第２の状態における第２のサンギア９６Ｂを介した第２の変速経路の方が、入力体９２に入力された回転の減速度合いが大きい。

キャリア９４Ｃの外周部には、ギア９４Ｅが設けられている。ギア９４Ｅは、連結部材４４のギア５４に噛み合わせられる。すなわち、クランク軸３２に入力される人力駆動力は、遊星歯車機構８８の出力体９４から車輪（図示略）までの駆動力の伝達経路において、遊星歯車機構８８の出力体９４から出力される回転力と合流する。第２の実施形態によれば、第１の実施形態に準じた効果が得られる。

（第３の実施形態）
図５を参照して、第３の実施形態のドライブユニット３０について説明する。なお、第１の実施形態と共通する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

第３の実施形態のドライブユニット３０は、遊星歯車機構１００、切替機構１０２、モータ４０、および、ハウジング４２を含む。
遊星歯車機構１００は、入力体１０４、出力体１０６、および、伝達体１０８を備えている。遊星歯車機構１００は、入力体１０４および出力体１０６の間に変速比の異なる複数の変速経路を有する。切替機構１０２は、複数の変速経路を切り替え可能である。

出力体１０６は、複数の第１のプラネタリギア１０６Ａ、複数の第２のプラネタリギア１０６Ｂ、プラネタリピン１０６Ｃ、および、キャリア１０６Ｄを備えている。第２のプラネタリギア１０６Ｂは、第１のプラネタリギア１０６Ａとは歯数が異なり、第１のプラネタリギア１０６Ａと一体で回転する。第１のプラネタリギア１０６Ａおよび第２のプラネタリギア１０６Ｂの数は等しい。１つの第１のプラネタリギア１０６Ａと１つの第２のプラネタリギア１０６Ｂとは一体に形成されたいわゆる段付きのプラネタリギアである。キャリア１０６Ｄは、プラネタリピン１０６Ｃによって支持され、プラネタリピン１０６Ｃを介して第１のプラネタリギア１０６Ａおよび第２のプラネタリギア１０６Ｂを回転可能に支持する。

伝達体１０８は、第１のプラネタリギア１０６Ａに噛み合う第１のリングギア１０８Ａと、第１のリングギア１０８Ａと同軸に配置され、第２のプラネタリギア１０６Ｂに噛み合う第２のリングギア１０８Ｂとを含む。第１のリングギア１０８Ａおよび第２のリングギア１０８Ｂは、ハウジング４２の支持部４２Ｂに支持される。第１のリングギア１０８Ａの歯数は、第２のリングギア１０８Ｂの歯数よりも多い。

入力体１０４は、第２のプラネタリギア１０６Ｂに噛み合うサンギア１０４Ａを含む。伝達体１０８は、入力体１０４の回転を出力体１０６に伝達する。別の例では、サンギア１０４Ａは、第２のプラネタリギア１０６Ｂではなく、第１のプラネタリギア１０６Ａに噛み合っていてもよい。

切替機構１０２は、第１のリングギア１０８Ａおよび第２のリングギア１０８Ｂの少なくとも一方の回転を規制可能に構成される。切替機構１０２は、切替部１１０およびワンウェイクラッチ１１２を含む。切替部１１０は、第１のリングギア１０８Ａが回転不能な第１の状態と、第１のリングギア１０８Ａが回転可能な第２の状態とを切り替える。切替部１１０は、変速用モータ（図示略）および第１のリングギア１０８Ａから支持部４２Ｂに向かって突出可能な爪（図示略）を備えている。支持部４２Ｂは、円筒状の内周面を有する。切替部１１０は、支持部４２Ｂの内周部に設けられる係合部をさらに含む。この係合部は、第１の実施形態における係合部７２と同様な形状である。切替部１１０は、変速用モータの駆動によって、第１の状態と第２の状態とを切り替える。具体的には、爪が支持部４２Ｂに向かって突出することによって、第１のリングギア１０８Ａが支持部４２Ｂに対して回転不能な第１の状態が形成される。爪が支持部４２Ｂから離れることによって、第１のリングギア１０８Ａが支持部４２Ｂに対して回転可能な第２の状態が形成される。切替部１１０は、変速用モータによって爪の動きを制御することができれば、どのような構成を用いてもよい。たとえば、切替部１１０の爪は、第１のリングギア１０８Ａに設けられ、ばねによって支持部４２Ｂの係合部に接触する位置に付勢されている。変速用モータは、スリーブまたはカムを介して爪の位置を制御する。

ワンウェイクラッチ１１２は、支持部４２Ｂと第２のリングギア１０８Ｂとの間に配置される。ワンウェイクラッチ１１２は、第１の状態でモータ４０によって入力体１０４が回転したときに、第２のリングギア１０８Ｂの回転を許容する。ワンウェイクラッチ１１２は、第２の状態でモータ４０によって入力体１０４が回転したときに、第２のリングギア１０８Ｂの回転を規制する。

切替部１１０によって、第１のリングギア１０８Ａが支持部４２Ｂに対して回転不能な第１の状態が形成されているとき、入力体１０４に伝達されたモータ４０の回転は、プラネタリギア１０６Ａ，１０６Ｂを第１のリングギア１０８Ａまわりに自転しながら公転させる。このとき、キャリア１０６Ｄがプラネタリギア１０６Ａ，１０６Ｂとともに回転し、キャリア１０６Ｄの回転が連結部材４４に伝達される。

切替部１１０によって、第１のリングギア１０８Ａが支持部４２Ｂに対して回転可能な第２の状態が形成されているとき、入力体１０４に伝達されたモータ４０の回転は、プラネタリギア１０６Ａ，１０６Ｂを第２のリングギア１０８Ｂまわりに自転しながら公転させる。このとき、キャリア１０６Ｄがプラネタリギア１０６Ａ，１０６Ｂとともに回転し、キャリア１０６Ｄの回転が連結部材４４に伝達される。第２のリングギア１０８Ｂは、第１のリングギア１０８Ａよりも歯数が多い。このため、第１の状態における第１のリングギア１０８Ａを介した第１の変速経路よりも、第２の状態における第２のリングギア１０８Ｂを介した第２の変速経路の方が、入力体１０４に入力された回転の減速度合いが大きい。

キャリア１０６Ｄの外周には、ギア１０６Ｅが設けられている。ギア１０６Ｅは、連結部材４４のギア５４に噛み合わせられる。すなわち、クランク軸３２に入力される人力駆動力は、遊星歯車機構１００の出力体１０６から車輪（図示略）までの駆動力の伝達経路において、遊星歯車機構１００の出力体１０６から出力される回転力と合流する。第３の実施形態によれば、第１の実施形態に準じた効果が得られる。

（変形例）
上記各実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用ドライブユニットが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に従う自転車用ドライブユニットは、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。

・第１の実施形態のドライブユニット３０は、例えば、図６に示されるとおり任意に変更可能である。図６に示されるドライブユニット３０は、入力体６０の回転軸線ＣＢが、クランク軸３２の回転軸線ＣＡと同軸線上に配置される。入力体６０は、クランク軸３２のまわりに設けられて、クランク軸３２に回転可能に支持される。入力体６０は、ベアリングを介してクランク軸３２の外周部または連結部材４４の外周部に支持されている。入力体６０は、ギア６０Ｂをさらに含む。ギア６０Ｂは、サンギア６０Ａと同軸に設けられている。減速機構４６は、第２の回転軸５８に設けられ、ギア６０Ｂに噛み合うギア５８Ｂをさらに含む。出力体６２は、クランク軸３２に連結部材４４を介して接続される。連結部材４４からは、ギア５４が省略されている。キャリア６２Ｂの内周部は、連結部材４４の外周部に例えばスプライン嵌合によって結合されている。クランク軸３２に入力される人力駆動力は、遊星歯車機構３６の出力体６２から車輪（図示略）までの駆動力の伝達経路において、遊星歯車機構３６の出力体６２から出力される回転力と合流する。爪７０は、伝達体６４に設けられ、係合部７２は、出力体６２に設けられる。係合部７２は、キャリア６２Ｂの外周部に設けられる。爪７０は、出力体６２の係合部７２に接触するように付勢されており、可動部材７６によって出力体６２から離反させることができる。

・第１の実施形態のドライブユニット３０は、例えば、図７に示されるとおり任意に変更可能である。図７に示されるドライブユニット３０は、遊星歯車機構１３０および切替部１３２を備えている。遊星歯車機構１３０は、入力体１３４、出力体１３６、および、伝達体１３８を含む。入力体１３４は、リングギア１３４Ａを含む。出力体１３６は、複数のプラネタリギア１３６Ａ、キャリア１３６Ｂ、および、プラネタリピン１３６Ｃを含む。伝達体１３８は、サンギア１３８Ａを含む。キャリア１３６Ｂの外周部にはギア１３６Ｄが形成されている。ギア１３６Ｄは、連結部材４４のギア５４に噛み合わせられている。

切替部１３２は、変速用モータ（図示略）および第２の回転軸５８からキャリア１３６Ｂに向かって突出可能な爪（図示略）を備えている。切替部１３２は、キャリア１３６Ｂの内周部に設けられる係合部をさらに含む。この係合部は、第１の実施形態における係合部７２と同様な形状である。切替部１３２は、変速用モータの駆動によって、第１の状態と第２の状態とを切り替える。具体的には、爪がキャリア１３６Ｂに向かって突出することによって、キャリア１３６Ｂが第２の回転軸５８に対して回転不能な第１の状態が形成される。爪がキャリア１３６Ｂから離れることによって、キャリア１３６Ｂが第２の回転軸５８に対して回転可能な第２の状態が形成される。切替部１３２は、変速用モータによって爪の動きを制御することができれば、どのような構成を用いてもよい。たとえば、切替部１３２の爪は、第２の回転軸５８に設けられ、ばねによってキャリア１３６Ｂの係合部に接触する位置に付勢されている。変速用モータは、スリーブまたはカムを介して爪の位置を制御する。

遊星歯車機構１３０には、さらにワンウェイクラッチ１４０が設けられている。ワンウェイクラッチ１４０は、第２の回転軸５８と伝達体１３８との間に設けられている。切替部１３２によって第２の回転軸５８とキャリア１３６Ｂとの相対回転が許容されているとき、ワンウェイクラッチ１４０は第２の回転軸５８の回転を入力体６０に伝達する。入力体６０に入力された回転は遊星歯車機構３６の内部において減速され、キャリア１３６Ｂから連結部材４４に出力される。切替部１３２によって第２の回転軸５８とキャリア１３６Ｂが一体に回転するとき、第２の回転軸５８の回転は変速されずにキャリア１３６Ｂから連結部材４４に出力される。このとき、ワンウェイクラッチ１４０は、第２の回転軸５８と入力体６０との相対回転を許容する。

・第１の実施形態の切替機構３８の構成は任意に変更可能である。一例では、切替機構３８は、伝達体６４に設けられ、伝達体６４から出力体６２に向かって突出可能な爪と、出力体６２に設けられ、伝達体６４に設けられた爪が係合可能な係合部を含む。この場合、可動部材７６は、爪が伝達体６４から突出するように爪を動作させることが好ましい。入力体６０および出力体６２の一方に爪が設けられ、他方に係合部が設けられる構成であって、第１の状態において、伝達体６４と出力体６２とが連結される構成であればいずれの構成を採用することもできる。

・第２および第３の実施形態の切替機構９０，１０２において、伝達体９６，１０８に爪が設けられ、出力体９４，１０６に係合部が設けられる構成であってもよい。図６に示す変形例の切替機構３８において、出力体６２に爪が設けられ、伝達体６４に係合部が設けられる構成であってもよい。図６に示す変形例の切替機構３８において、出力体１３６に爪が設けられ、第２の回転軸５８に係合部が設けられる構成であってもよい。

・各実施形態の遊星歯車機構３６，８８，１００を、第２の状態において入力体６０，９２，１０４の回転を増速して出力体６２，９４，１０６から出力する構成に変更することもできる。この場合、遊星歯車機構３６，８８，１００においてキャリアから入力して、サンギアまたはリングギアから出力する構成にすればよい。

・各実施形態のドライブユニット３０は、トルクセンサ８６をクランク軸３２に取り付けることもできる。
・各実施形態の減速機構４６は、第１の回転軸５６と第２の回転軸５８との間に、第１の回転軸５６の回転を減速して第２の回転軸５８に伝達する第３の回転軸を設けることもできる。すなわち、減速機構４６において、三段階以上の減速を行うこともできる。

・各実施形態のドライブユニット３０は、減速機構４６を含まない形態をとり得る。この場合、例えば、モータ４０の出力軸４０Ａのギア４０Ｂと、入力体６０，９２，１０４とを接続する。

・各実施形態のドライブユニット３０は、出力体６２，９４，１０６と連結部材４４との間に第２の減速機構を設けることもできる。出力体６２，９４，１０６の回転は第２の減速機構によって減速されて連結部材４４に伝達される。また、第２の減速機構を増速機構に変更することもできる。

・各実施形態のドライブユニット３０は、モータ４０と遊星歯車機構３６との間の伝達経路にワンウェイクラッチを設けることもできる。
・各実施形態のドライブユニット３０は、クランク軸３２を含まない形態を取り得る。この場合、自転車の構成要素としてのクランク軸３２がドライブユニット３０に設けられる。

・ドライブユニット３０が設けられる位置は、任意に変更可能である。一例では、ドライブユニット３０は、リアスプロケット２０付近に設けられる。この場合、後輪のハブシェルを連結部材として構成することができる。第１の遊星歯車機構は、後輪のハブシェルに連結される。クランク軸３２の回転はリアスプロケット２０を介して後輪のハブシェルに伝達される。このため、後輪のハブシェルには、出力体６２，９４，１０６の回転が伝達され、クランク軸３２の回転が遊星歯車機構を介さないで与えられる。

・各実施形態において、連結部材４４を省略して、遊星歯車機構３６，８８，１００の出力体６２，９４，１０６をクランク軸３２に連結してもよい。
・各実施の形態において、第２クラッチ３４を省略してもよい。

・各実施形態において、遊星歯車機構３６，８８，１００の出力体６２，９４，１０６は、連結部材４４のうちトルクセンサ８６が設けられる部分よりもフロントスプロケット１８側の位置に連結されてもよい。この場合、トルクセンサ８６は、モータ４０が駆動していても人力駆動力のみを検出することができるようになる。

・各実施形態において、制御装置５０は、ハウジング４２の外部に設けられていてもよく、電動アシスト自転車１０のフレームに設けられていてもよい。
・第２および第３の実施形態において、変速ステージが３つ以上になるように遊星歯車機構８８，１００を構成してもよい。たとえば、歯数の異なる３つのプラネタリギアと、各プラネタリギアに個別に噛み合うサンギアおよびリングギアとを備え、制御機構によってサンギアまたはリングギアを選択的に回転不能とする構成とすればよい。

３０…ドライブユニット（自転車用ドライブユニット）、３２…クランク軸、３４…第２クラッチ（ワンウェイクラッチ）、３６…遊星歯車機構、３８…切替機構、４０…モータ、４２…ハウジング、４２Ａ，４２Ｂ…支持部、４４…連結部材、４６…減速機構、５０…制御装置、６０…入力体、６０Ａ…サンギア、６２…出力体、６２Ａ…プラネタリギア、６２Ｂ…キャリア、６４…伝達体、６４Ａ…リングギア、６６…切替部、６８…制御部、７０…爪、７２…係合部、７４…付勢部材、７６…可動部材、７８…駆動部、８４…ワンウェイクラッチ、８６…トルクセンサ、８８…遊星歯車機構、９０…切替機構、９２…入力体、９２Ａ…リングギア、９４…出力体、９４Ｂ…第１のプラネタリギア、９４Ａ…第２のプラネタリギア、９４Ｃ…キャリア、９６…伝達体、９６Ａ…第１のサンギア、９６Ｂ…第２のサンギア、９７…支持軸、９８…切替部、９９…ワンウェイクラッチ、１００…遊星歯車機構、１０２…切替機構、１０４…入力体、１０４Ａ…サンギア、１０６…出力体、１０６Ａ…第１のプラネタリギア、１０６Ｂ…第２のプラネタリギア、１０６Ｄ…キャリア、１０８…伝達体、１０８Ａ…リングギア、１１０…切替部、１１２…ワンウェイクラッチ。

Claims (24)

1. 入力体、出力体、および、前記入力体および前記出力体の間に変速比の異なる複数の変速経路を有する遊星歯車機構と、
   前記複数の変速経路を切り替え可能な切替機構と、
   前記入力体に回転力を伝達可能なモータと、
   クランク軸を回転可能に支持し、前記遊星歯車機構、前記切替機構および前記モータが設けられるハウジングとを含み、
   前記クランク軸に入力される人力駆動力は、前記遊星歯車機構の前記出力体から車輪までの駆動力の伝達経路において、前記遊星歯車機構の前記出力体から出力される回転力と合流する、自転車用ドライブユニット。
2. 前記出力体は、前記クランク軸または前記クランク軸に連結される連結部材に接続される、請求項１に記載の自転車用ドライブユニット。
3. 前記連結部材は、直接またはワンウェイクラッチを介してクランク軸に連結される、請求項２に記載の自転車用ドライブユニット。
4. 前記遊星歯車機構は、前記入力体の回転を前記出力体に伝達する伝達体をさらに含み、
   前記切替機構は、前記入力体と前記出力体とが一体に回転する第１の状態、および、前記入力体と前記出力体とが相対的に回転する第２の状態を切り替え可能に構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
5. 前記切替機構は、前記伝達体と前記出力体とを連結することによって前記入力体および前記出力体の連結状態を前記第１の状態に切り替え、前記伝達体と前記出力体との連結を解除することによって前記入力体および前記出力体の連結状態を前記第２の状態に切り替える切替部を備える、請求項４に記載の自転車用ドライブユニット。
6. 前記切替部は、
   前記伝達体および前記出力体の一方に設けられ、前記伝達体および前記出力体の一方から前記伝達体および前記出力体の他方に向かって突出可能な爪と、
   前記伝達体および前記出力体の他方に設けられ、前記爪が係合可能な係合部を含み、
   前記第１の状態では、前記爪が前記係合部に係合し、前記第２の状態では、前記爪が前記係合部から離れる、請求項５に記載の自転車用ドライブユニット。
7. 前記入力体は、サンギアを含み、
   前記出力体は、前記サンギアと噛み合うプラネタリギア、および、前記プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアを含み、
   前記伝達体は、前記プラネタリギアと噛み合うリングギアを含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
8. 前記入力体の回転軸線は、前記クランク軸の回転軸線から離間する、請求項４〜７のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
9. 前記入力体の回転軸線は、前記クランク軸の回転軸線と同軸線上に配置される、請求項４〜７のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
10. 前記切替機構は、前記切替部を制御する制御部をさらに備える、請求項５、または、請求項５を直接的または間接的に引用する請求項７〜９のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
11. 前記制御部は、
    前記爪が前記伝達体および前記出力体の一方から突出するように前記爪に力を与える付勢部材と、
    前記爪に接触することによって、前記爪が前記係合部から離れるように前記爪を動作させることが可能な可動部材と、
    前記可動部材を移動させることによって前記第１の状態および前記第２の状態を切り替える駆動部とを備える、請求項６を直接的または間接的に引用する請求項１０に記載の自転車用ドライブユニット。
12. 前記制御部は、
    前記爪が前記係合部から離れるように、前記爪に力を与える付勢部材と、
    前記爪に接触することによって、前記爪が前記伝達体および前記出力体の一方から突出するように前記爪を動作させることが可能な可動部材と、
    前記可動部材を移動させることによって前記第１の状態および前記第２の状態を切り替える駆動部とを備える、請求項６を直接的または間接的に引用する請求項１０に記載の自転車用ドライブユニット。
13. 前記伝達体を支持する支持部をさらに含み、
    前記切替機構は、前記支持部と前記伝達体との間に配置されるワンウェイクラッチをさらに含み、
    前記ワンウェイクラッチは、前記伝達体の第１の方向への回転を許容し、前記伝達体の第１の方向とは反対の第２の方向への回転を阻止する、請求項４〜１２のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
14. 前記遊星歯車機構は、前記入力体の回転を前記出力体に伝達する伝達体をさらに含み、
    前記出力体および前記伝達体は、それぞれが歯数の異なる複数の歯車を含む、請求項１に記載の自転車用ドライブユニット。
15. 前記出力体は、
    第１のプラネタリギアと、
    前記第１のプラネタリギアとは歯数が異なり、前記第１のプラネタリギアと一体で回転する第２のプラネタリギアと、
    前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアを回転可能に支持するキャリアとを含み、
    前記伝達体は、
    前記第１のプラネタリギアに噛み合う第１のサンギアと、
    前記第１のサンギアと同軸に配置され、前記第２のプラネタリギアに噛み合う第２のサンギアを含み、
    前記入力体は、前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアのいずれか一方に噛み合うリングギアを含み、
    前記切替機構は、前記第１のサンギアおよび前記第２のサンギアの少なくとも一方の回転を規制可能に構成される、請求項１４に記載の自転車用ドライブユニット。
16. 前記第２のサンギアの歯数は、前記第１のサンギアの歯数よりも多い、請求項１５に記載の自転車用ドライブユニット。
17. 前記切替機構は、
    前記第１のサンギアおよび前記第２のサンギアを回転可能に支持する支持軸と、
    前記第１のサンギアが前記支持軸に対して回転不能な第１の状態と、前記第１のサンギアが前記支持軸に対して回転可能な第２の状態とを切り替える切替部とを含む、請求項１５または１６に記載の自転車用ドライブユニット。
18. 前記切替機構は、前記支持軸と前記第２のサンギアとの間に配置されるワンウェイクラッチをさらに含み、
    前記ワンウェイクラッチは、前記第１の状態で前記モータによって前記入力体が回転したときに、前記第２のサンギアの回転を許容する、請求項１７に記載の自転車用ドライブユニット。
19. 前記出力体は、
    第１のプラネタリギアと、
    前記第１のプラネタリギアとは歯数が異なり、前記第１のプラネタリギアと一体で回転する第２のプラネタリギアと、
    前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアを回転可能に支持するキャリアとを含み、
    前記伝達体は、
    前記第１のプラネタリギアに噛み合う第１のリングギアと、
    前記第１のリングギアと同軸に配置され、前記第２のプラネタリギアに噛み合う第２のリングギアを含み、
    前記入力体は、前記第１のプラネタリギアおよび前記第２のプラネタリギアのいずれか一方に噛み合うサンギアを含み、
    前記切替機構は、前記第１のリングギアおよび前記第２のリングギアの少なくとも一方の回転を規制可能に構成される、請求項１４に記載の自転車用ドライブユニット。
20. 前記第１のリングギアの歯数は、前記第２のリングギアの歯数よりも多い、請求項１９に記載の自転車用ドライブユニット。
21. 前記切替機構は、
    前記第１のリングギアが回転不能な第１の状態と、前記第１のリングギアが回転可能な第２の状態とを切り替える切替部とを含む、請求項１９または２０に記載の自転車用ドライブユニット。
22. 前記第１のリングギアおよび前記第２のリングギアを支持する支持部をさらに含み、
    前記切替機構は、前記支持部と前記第２のリングギアとの間に配置されるワンウェイクラッチをさらに含み、
    前記ワンウェイクラッチは、前記第１の状態で前記モータによって前記入力体が回転したときに、前記第２のリングギアの回転を許容する、請求項２１に記載の自転車用ドライブユニット。
23. 前記モータおよび前記入力体に連結され、前記モータの回転を減速して前記入力体に伝達可能な減速機構をさらに備える、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。
24. 前記クランク軸をさらに備える、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。

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