JPH08282575A - 補助動力アシスト式自転車の電動モータ逆転防止構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】補助動力アシスト装置の小型、軽量化を図ると
同時に、電動モータの逆転を防止する逆転防止手段の逆
転防止容量を充分に確保し、併せて遊星減速機構の周り
の軸受数を削減する。 【構成】人力により回転駆動されるクランク軸33と、補
助動力を発生させる電動モータ61と、人力と補助動力と
を合成し、その合力を駆動輪側に出力する合力装置（差
動装置93）と、電動モータ61の回転を減速する遊星減速
機構70と、電動モータ61の逆転を防止する逆転防止手段
（ワンウェイクラッチ82）とを備えた補助動力アシスト
式自転車の電動モータ逆転防止構造において、電動モー
タ61の主軸66と遊星減速機構70の太陽回転部材（太陽ロ
ーラ71）とを同一軸線上に配置するとともに、電動モー
タ61と遊星減速機構70の間に逆転防止手段を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動モータを内蔵した
補助動力アシスト装置を自転車の車体に搭載し、上記電
動モータの補助動力で人力をアシストすることにより登
坂走行や向い風を受けながらの走行を容易にした補助動
力アシスト式自転車の電動モータ逆転防止構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の補助動力アシスト式自転車にお
いて、補助動力アシスト装置の内部に電動モータと共に
差動装置等の合力装置を内蔵し、この合力装置で人力と
電動モータの補助動力とを合成し、その合力を駆動輪側
に出力するようにした車種がある。図６は、このような
補助動力アシスト装置200 の構造例を示す横断面図であ
る。

【０００３】車幅方向に延びるクランク軸201 は、人力
（ペダル踏力）により矢印Ａで示す回転方向に駆動され
る。このクランク軸201 には合力装置である差動装置20
2 が同軸的に設けられている。この差動装置202 は、例
えば傘歯ギヤ状の人力入力ギヤ203 および補助動力入力
ギヤ204 と、これら両ギヤ203,204 に噛み合う一対〜二
対の遊星ギヤ205,206 と、この遊星ギヤ205,206 を回転
自在に保持する差動キャリア207 とから構成されてお
り、差動キャリア207 にはドライブスプロケット208 が
回転一体に設けられている。

【０００４】人力入力ギヤ203 はクランク軸201 に回転
一体であり、補助動力入力ギヤ204はクラッチスリーブ2
09 と共にクランク軸201 廻りに回転自在である。ま
た、差動キャリア207 は、その一側が補助動力入力ギヤ
204 の周りに回転自在に軸支され、他側がクランク軸20
1 に回転自在に軸支されているため、クランク軸201 の
廻りを自由に回転することができる。

【０００５】このように構成された差動装置202 の近傍
には電動モータ211 が設置されており、この電動モータ
211 が発生する補助動力が遊星減速機構212 および減速
ギヤ列213 により減速されて差動装置202 に伝達され
る。

【０００６】遊星減速機構212 は、例えばローラ式に構
成されており、その太陽ローラ214は軸状に形成され、
電動モータ211 の主軸215 に対して同一軸線上に、かつ
回転一体に配置されている。この太陽ローラ214 と、環
状に形成されたリングローラ216 との間には数個の遊星
ローラ217 が設けられており、これらの遊星ローラ217
を軸支する減速キャリア218 に一次ドライブギヤ220 が
回転一体に設けられている。

【０００７】したがって、電動モータ211 が作動する
と、主軸215 と共に太陽ローラ214 が回転し、回転する
太陽ローラ214 と固定されたリングローラ216 との間で
各遊星ローラ217 が自転しながら太陽ローラ214 の周り
を公転し、減速キャリア218 および一次ドライブギヤ22
0 が減速回転駆動される。なお、電動モータ211 の主軸
215 と太陽ローラ214 は、矢印Ｂで示す方向に回転す
る。

【０００８】一方、減速ギヤ列213 は、前記一次ドライ
ブギヤ220 と、この一次ドライブギヤ220 に噛み合う大
径な一次ドリブンギヤ221 と、一次ドリブンギヤ221 に
回転一体で小径な二次ドライブギヤ222 と、クランク軸
201 に回転自在に軸支されて二次ドライブギヤ222 に噛
み合い、前記クラッチスリーブ209 に回転一体である二
次ドリブンギヤ223 とから構成されている。

【０００９】一次ドリブンギヤ221 および二次ドライブ
ギヤ222 は、電動モータ211 とクランク軸201 との間に
固定された中間軸224 にワンウェイクラッチ225 を介し
て軸装されている。このワンウェイクラッチ225 は、一
次ドリブンギヤ221 および二次ドライブギヤ222 が矢印
Ｃで示す方向に回転することのみを許容して電動モータ
211 の逆転を防止する逆転防止手段となるものである。

【００１０】人力によりクランク軸201 がＡ方向に回転
すると、人力入力ギヤ203 がクランク軸201 と同一方向
に回転する。また、電動モータ211 が作動すると、その
補助動力が遊星減速機構212 および減速ギヤ列213 によ
り減速されてクラッチスリーブ209 に伝えられ、補助動
力入力ギヤ204 もＡ方向に回転する。

【００１１】このため、両ギヤ203,204 の同時回転に伴
って遊星ギヤ205,206 がクランク軸201 の廻りをＡ方向
に公転し、この公転により差動キャリア207 がドライブ
スプロケット208 と共にクランク軸201 の廻りをＡ方向
に回転する。そして、ドライブスプロケット208 が図示
しないチェーンを介して駆動輪（自転車の後輪）を駆動
する。

【００１２】人力と補助動力との間に差がある場合に
は、人力入力ギヤ203 と補助動力入力ギヤ204 の回転速
度に差が生じ、遊星ギヤ205,206 が自転する（差動装置
202 が差動する）。このため、差動キャリア207 とドラ
イブスプロケット208 の回転速度が人力入力ギヤ203 と
補助動力入力ギヤ204 の回転速度を平均した速度にな
る。このように、差動装置202 を用いれば人力と補助動
力をスムーズに合成し、その合力を駆動輪側に出力する
ことができる。

【００１３】ところで、この補助動力アシスト装置200
によれば、電動モータ211 を作動させずに人力のみで補
助動力アシスト式自転車を走行させることもできる。こ
の場合、ペダル踏力によりクランク軸201 がＡ方向に回
転駆動されると、差動装置202 の人力入力ギヤ203 もＡ
方向に回転するが、差動キャリア207 には駆動輪からの
負荷が加わっているため、補助動力入力ギヤ204 が反Ａ
方向に逆転しようとする。

【００１４】ところが、ワンウェイクラッチ225 により
補助動力入力ギヤ204 の逆転が防止されるため、その反
作用で差動キャリア207 が人力入力ギヤ203 の２分の１
の速度でＡ方向に回転駆動される。このため、クランク
軸201 の回転が２分の１に減速されてドライブスプロケ
ット208 に伝達され、ペダル踏力が非常に軽くなって人
力のみによる走行が容易になる。

【００１５】このような補助動力アシスト式自転車の場
合、電動モータ211 の電源となるバッテリの容量を大き
くできないので、電動モータ211 を高出力化することが
難しい。そこで、減速ギヤ列213 の減速比をできるだけ
大きく取り、駆動トルクを稼いで電動モータ211 の低出
力を補う必要がある。

【００１６】このように減速ギヤ列213 の減速比を大き
くするには、一次ドリブンギヤ221の外径を出来るだけ
大きくして二次ドライブギヤ222 との歯数差を拡げるの
が望ましいが、スペース的な関係で一次ドリブンギヤ22
1 の外径はあまり大きくできない。このため、二次ドラ
イブギヤ222 の外径を極力小さくすることにより両ギヤ
221,222 間の歯数差を拡げ、減速比を大きくしなければ
ならない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二次ド
ライブギヤ222 と中間軸224 との間にワンウェイクラッ
チ225 が設けられているため、二次ドライブギヤ222 の
小径化にも限界があり、妥協策として一次ドリブンギヤ
221 の外径をやや大きくして対処していたが、一次ドリ
ブンギヤ221 の外径を大きくすると、電動モータ211 の
主軸215 とクランク軸201 との間の軸間距離が伸びてし
まい、補助動力アシスト装置200 全体の大型化や重量増
加を余儀なくされる。

【００１８】ワンウェイクラッチ225 の外径を小さくし
て二次ドライブギヤ222 を小径化することも考えられる
が、こうするとワンウェイクラッチ225 の逆転防止容量
が減少し、例えば人力走行時にクランク軸201 に強大な
ペダル踏力が加わった時にワンウェイクラッチ225 が滑
って電動モータ211 を逆転させてしまう懸念がある。

【００１９】この問題点に加え、遊星減速機構212 の太
陽ローラ214 は２個の軸受227,228により回転自在に軸
支されるが、このように２個の軸受を設けることによ
り、部品点数の増加に繋がっていた。

【００２０】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、補助動力アシスト装置の小型、軽
量化を図ると同時に、電動モータの逆転を防止する逆転
防止手段の逆転防止容量を充分に確保し、併せて遊星減
速機構の周りの軸受数を削減することのできる補助動力
アシスト式自転車の電動モータ逆転防止構造を提供する
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る補助動力アシスト式自転車の電動モー
タ逆転防止構造は、人力により回転駆動されるクランク
軸と、補助動力を発生させる電動モータと、人力と補助
動力とを合成し、その合力を駆動輪側に出力する合力装
置と、上記電動モータの回転を減速する遊星減速機構
と、電動モータの逆転を防止する逆転防止手段とを備え
た補助動力アシスト式自転車の電動モータ逆転防止構造
において、電動モータの主軸と遊星減速機構の太陽回転
部材とを同一軸線上に配置するとともに、電動モータと
遊星減速機構の間に上記逆転防止手段を配置した。

【００２２】

【作用】このように構成した場合、逆転防止手段が電動
モータの主軸と同軸的に設けられるので、従来のように
減速ギヤ列を構成するギヤ類の軸支部に逆転防止手段を
設ける必要がなくなり、ギヤ類の軸支部に逆転防止手段
を設けた場合に比べて各ギヤ類を小径化することができ
る。このため、補助動力アシスト装置の小型、軽量化に
繋がる。

【００２３】さらにこの場合、人力走行時に差動装置側
から加わる逆転トルクは減速ギヤ列を逆上ることで増速
され、大幅に弱められてから逆転防止手段に伝達される
ので、逆転防止手段の逆転防止容量が充分に確保され
る。

【００２４】また、逆転防止手段自体が遊星減速機構の
太陽回転部材の一端を軸支する軸受となるので、遊星減
速機構の周りの軸受数が削減される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明に係る補助動力アシ
スト式自転車の左側面図である。

【００２６】この補助動力アシスト式自転車１は、例え
ば金属管製の車体フレーム２を備えており、この車体フ
レーム２の下部に補助動力アシスト装置３が搭載されて
いる。

【００２７】車体フレーム２は、その前頭部にヘッドパ
イプ４が位置し、このヘッドパイプ４からアッパーチュ
ーブ５とロアーチューブ６が後斜め下方に延ばされてい
る。アッパーチューブ５の中間部とロアーチューブ６の
後端部付近はブリッジ部材７により連結され、アッパー
チューブ５の後端部は急角度に設けられたシートチュー
ブ８の下端部にシートラグ９を介して接合されている。

【００２８】シートラグ９からは左右一対のジョイント
チューブ11が下方に向かって延びており、このジョイン
トチューブ11の下端部は左右に開かれ、車幅方向に延び
るパイプ状のチェーンラグ12が固着されている。そし
て、チェーンラグ12からは左右一対のチェーンステー13
が後方に向かって延びている。

【００２９】一方、シートチューブ８の上端部付近から
は左右一対のシートステー14が後斜め下方に延びてお
り、これらのシートステー14の下端部がリヤエンド15を
介して前記チェーンステー13の後端部に接合されてい
る。

【００３０】前記ロアーチューブ６の後端部とジョイン
トチューブ11の中間部とチェーンラグ12の下部には、そ
れぞれ取付ブラケット16,17,18が固着されており、これ
らの取付ブラケット16,17,18に前記補助動力アシスト装
置３がボルトで固定される。このため、ロアーチューブ
６の後端部は補助動力アシスト装置３を介してチェーン
ラグ12に連結され、補助動力アシスト装置３が車体フレ
ーム２の構造部材を兼ねている。

【００３１】ヘッドパイプ４にはフロントフォーク19が
左右回動自在に軸支され、このフロントフォーク19の下
端部に前輪20が支持される。フロントフォーク19の上部
にはハンドルポスト21を介してハンドルバー22が固定さ
れ、さらにフロントフォーク19には前輪20を覆うフロン
トフェンダ23と、前輪制動用のフロントブレーキ24、そ
して荷物積載用のバスケット25等が回動一体に設けられ
る。

【００３２】また、車体フレーム２の後端部に位置する
前記リヤエンド15には後輪26が軸支され、この後輪26を
覆うリヤフェンダ27がチェーンステー13とシートステー
14およびリヤエンド15に固定され、後輪制動用のリヤブ
レーキ28がシートステー14に設けられる。なお、リヤエ
ンド15には駐輪時に車体を立てるためのスタンド装置29
が設けられている。

【００３３】シートチューブ８には上方からシートポス
ト31が差し込まれて固定され、このシートポスト31の上
端部にサドル32が取り付けられる。一方、補助動力アシ
スト装置３には車幅方向に延びるクランク軸33が軸支さ
れており、このクランク軸33の両端部にクランク34Ｌお
よびクランク34Ｒが回転一体に固定され、両クランク34
Ｌ，34Ｒの先端部にそれぞれペダル35が回転自在に設け
られている。

【００３４】また、クランク軸33には補助動力アシスト
装置３の右側に位置するドライブスプロケット36が軸装
されており、このドライブスプロケット36と、後輪26に
設けられたドリブンスプロケット37との間にチェーン38
が巻装されている。

【００３５】クランク軸33は、サドル32に着座した乗員
が足でペダル35を踏むことにより矢印Ａで示す方向に回
転駆動され、その際にドライブスプロケット36がクラン
ク軸33と同一方向に回転し、この回転がチェーン38によ
りドリブンスプロケット37に伝達されて後輪26が駆動さ
れる。

【００３６】車体フレーム２のアッパーチューブ５とロ
アーチューブ６との間には、補助動力アシスト装置３に
内蔵された電動モータを作動させるためのバッテリユニ
ット40が固定されている。このバッテリユニット40は、
例えば数個の小型バッテリ41と図示しない充電器とが合
成樹脂製のバッテリケース42の中に密封された構成とな
っている。なお、ロアーチューブ６の下部には上記電動
モータの出力を制御する制御装置43が取り付けられてい
る。

【００３７】図２は、本発明の一実施例を示す補助動力
アシスト装置３の横断面図であり、図３は図２のIII-II
I 矢視による補助動力アシスト装置３の左側面図であ
る。また、図４は補助動力アシスト装置３の機構概念図
である。

【００３８】補助動力アシスト装置３の外殻をなすケー
シング45は、例えばアルミ合金製であり、図２に示すよ
うに左側のケース半身46と、右側のケース半身47とが固
定され、ケース半身46の左側にアウターカバー48が固定
された構造となっている。なお、図３にはアウターカバ
ー48が取り外された状態が示されている。

【００３９】ケーシング45の内部空間は３つの部屋に区
画されている。即ち、前半部分を占める電動モータ室51
と、後半部分を占める差動装置室52と、この電動モータ
室51および差動装置室52の左側に沿って前後に延びる一
次減速ギヤ列室53とに分けられている。

【００４０】クランク軸33は、差動装置室52の中心部に
軸受56,57 を用いて回転自在に軸支され、ケーシング45
から左右に突出するクランク軸33の両端部に前記クラン
ク34Ｌおよび34Ｒがボルト59で固定される。また、クラ
ンク軸33の右寄りにはスプロケットボス60が回転自在に
軸装されており、このスプロケットボス60に前記ドライ
ブスプロケット36が回転一体に固定される。

【００４１】電動モータ室51内には前述の電動モータ61
が設置されている。この電動モータ61は、その外ケース
62がボルト63でケース半身46側に固定され、この外ケー
ス62に設けられた２個の軸受64,65 に主軸66が回転自在
に軸支されている。この主軸66はクランク軸33に平行し
ており、コイル67が回転一体に設けられている。また、
外ケース62の内周部にはコイル67の外周を取り巻くマグ
ネット68が固定されている。

【００４２】そして、電動モータ61の左側には、例えば
ローラ式の遊星減速機構70が設けられている。この遊星
減速機構70の太陽回転部材である太陽ローラ71は軸状に
形成されており、電動モータ61の主軸66と同一軸線上に
軸支されている。太陽ローラ71の左端は、アウターカバ
ー48側に設けられた軸受72に軸支され、太陽ローラ71の
右端はスプライン係合等により主軸66の左端に回転一体
かつ分離可能に連結されている。

【００４３】遊星減速機構70のリングローラ74は、ケー
ス半身46側にボルト75で固定され、このリングローラ74
の左側で減速キャリア76が軸受77を介して太陽ローラ71
に対し回転自在に軸支される。この減速キャリア76には
太陽ローラ71に平行する４本のローラ軸78が架設されて
おり、これらのローラ軸78にそれぞれ遊星ローラ79が回
転自在に軸支されている。４個の遊星ローラ79の外周面
は、リングローラ74の内周面と太陽ローラ71の外周面と
に接する。また、減速キャリア76の左側面には一次ドラ
イブギヤ81が回転一体に設けられている。

【００４４】電動モータ61の主軸66が回転すると、太陽
ローラ71も一体に回転し、固定されたリングローラ74と
回転する太陽ローラ71との間で各遊星ローラ79が自転し
ながら太陽ローラ71の廻りを公転し、これによって減速
キャリア76が減速回転駆動される。太陽ローラ71は主軸
66と共に矢印Ｂで示す方向に回転し、一次ドライブギヤ
81も同方向に回転する。

【００４５】なお、本実施例では遊星減速機構70がロー
ラ式に構成されているが、例えば太陽回転部材である太
陽ローラ71を太陽ギヤに変更するとともに、リングロー
ラ74をリングギヤ（内歯ギヤ）に変更し、各遊星ローラ
79を上記ピニオンギヤおよびリングギヤに噛み合う遊星
ギヤに変更することにより、遊星減速機構70をギヤ式に
構成してもよい。

【００４６】ところで、電動モータ61と遊星減速機構70
の間には、電動モータ61の逆転防止手段としてのワンウ
ェイクラッチ82が設けられている。このワンウェイクラ
ッチ82は、その縦断面図である図５に示すように、例え
ばキー83ａによりケース半身46に固定される環状のアウ
タークラッチ83と、このアウタークラッチ83の内周部に
凹設された複数のクラッチ室84内に収容されたクラッチ
ローラ85とを備えて構成されている。

【００４７】アウタークラッチ83のクラッチ室84の形状
は、太陽ローラ71の回転方向Ｂに向かって広くなる楔状
にされている。また、クラッチローラ85の外径は、クラ
ッチ室84の円周方向中央部の高さと略同一寸法にされて
いる。

【００４８】太陽ローラ71がＢ方向に回転すると、各ク
ラッチローラ85がクラッチ室84の拡がる方向に移動して
空転するため、太陽ローラ71の回転は妨げられない。と
ころが、太陽ローラ71が反Ｂ方向に逆転しようとする
と、各クラッチローラ85がクラッチ室84の狭まる方向に
移動してクラッチ室84と太陽ローラ71との間に食い込む
ため、太陽ローラ71の逆転が妨げられる。

【００４９】電動モータ61の主軸66は太陽ローラ71に回
転一体に連結されているため、主軸66もワンウェイクラ
ッチ82の逆転防止作用を受ける。こうして、電動モータ
61の逆転が防止される。

【００５０】一方、遊星減速機構70とクランク軸33との
間には中間軸86が架設されている。この中間軸86は、ア
ウターカバー48側に設けられた軸受87と、ケース半身46
側に設けられた軸受88とによって回転自在に軸支されて
おり、中間軸86には前記一次ドライブギヤ81に噛み合う
大径な一次ドリブンギヤ89と、この一次ドリブンギヤ89
の内側に軸受88を挟んで位置する小径な二次ドライブギ
ヤ90とが回転一体に設けられている。中間軸86と一次ド
リブンギヤ89と二次ドライブギヤ90は、図３および図４
中に矢印Ｃで示す方向に一体回転する。

【００５１】また、クランク軸33の左寄りには大径な二
次ドリブンギヤ91が軸装されている。この二次ドリブン
ギヤ91はクランク軸33に対して回転自在であり、二次ド
ライブギヤ90に噛み合っている。なお、二次ドリブンギ
ヤ91の左側に軸支されている円盤状の部材92は、クラン
ク軸33の回転速度を検出するためのセンサプレートであ
る。

【００５２】一次ドライブギヤ81と一次ドリブンギヤ89
は減速ギヤ列Ｇ１を構成しており、遊星減速機構70と共
に一次減速ギヤ列室53内に収容されている。また、二次
ドライブギヤ90と二次ドリブンギヤ91は減速ギヤ列Ｇ２
を構成しており、後述する差動装置93と共に差動装置室
52内に収容されている。

【００５３】そして、図２〜図４に示すように、差動装
置93がクランク軸33に対して同軸的に配置されている。
この差動装置93は、クランク軸33の回転力（ペダル踏
力）と電動モータ61の補助動力とを合成し、その合力を
駆動輪である後輪26側に出力する合力装置となるもので
あり、次のように構成されている。

【００５４】まず、クランク軸33には人力入力ギヤ94が
ワンウェイクラッチ95を介して軸装されている。ワンウ
ェイクラッチ95は、クランク軸33のＡ方向への回転を人
力入力ギヤ94に伝達するが、クランク軸33が逆転した場
合にはクランク軸33と人力入力ギヤ94との接続を断ち、
クランク軸33を空転させるクラッチ機構である。

【００５５】また、この人力入力ギヤ94の左側には補助
動力入力ギヤ96がクランク軸33に対して回転自在に軸支
されている。この補助動力入力ギヤ96の歯数は人力入力
ギヤ94の歯数と同一に設定されている。

【００５６】そして、差動キャリア97がクランク軸33廻
りに回転自在に設けられる。なお、図４中には差動装置
93全体の構造を解りやすくするために差動キャリア97を
棒材状に簡略化して記入してある。

【００５７】この差動キャリア97は、左側のキャリア半
身97Ｌと右側のキャリア半身97Ｒとがボルト98で組み立
てられたもので、キャリア半身97Ｌは補助動力入力ギヤ
96から左方に延びるボス96ａの外周に回転自在に軸支さ
れ、キャリア半身97Ｒは前記スプロケットボス60に一体
に繋がっている。

【００５８】差動キャリア97には、人力入力ギヤ94に噛
み合う一対の第一遊星ギヤ100 と、補助動力入力ギヤ96
に噛み合う一対の第二遊星ギヤ101 とが軸102 により回
転自在に保持されており、この第一遊星ギヤ100 と第二
遊星ギヤ101 は互いに噛み合っている。なお、両遊星ギ
ヤ100,101 の歯数は同一に設定されている。

【００５９】本実施例では、第一遊星ギヤ100 と第二遊
星ギヤ101 が一対ずつ差動キャリア97に支持されている
が、例えば二対以上設けてもよい。なお、差動装置93に
組み込まれている各ギヤ94,96,100,101 は全て平歯ギヤ
であるため、差動装置93の製造が非常に容易になってい
る。

【００６０】ところで、補助動力入力ギヤ96のボス96ａ
は二次ドリブンギヤ91側に延びており、二次ドリブンギ
ヤ91のボス91ａは補助動力入力ギヤ96側に延びている。
これら両方のボス91ａ, 96ａの外周には同一寸法のスプ
ライン105,106 が刻設されている。

【００６１】そして、上記両スプライン105,106 の周囲
にスリーブ部材107 が設けられる。このスリーブ部材10
7 は、その内周部が両方のスプライン105,106 に係合す
るようになっており、しかも乗員の任意な操作によって
クランク軸33の軸方向に移動可能である。

【００６２】通常、スリーブ部材107 は、図４に示すよ
うに二次ドリブンギヤ91寄りに位置しており、この状態
ではスリーブ部材107 が両方のスプライン105,106 に係
合して二次ドリブンギヤ91と補助動力入力ギヤ96とを回
転一体に保っている。

【００６３】スリーブ部材107 が差動装置93寄りに移動
すると、スリーブ部材107 とスプライン105 との係合が
外れ、二次ドリブンギヤ91と補助動力入力ギヤ96との結
合が断たれる。この時、スリーブ部材107 と差動キャリ
ア97との間に設けられたドッグクラッチ108 が結合して
差動装置93の差動がロックされるようになっている。

【００６４】この補助動力アシスト式自転車１の走行時
において、合力装置である差動装置93には、乗員のペダ
ル踏力と電動モータ61の補助動力とが同時に入力され
る。ペダル踏力は、クランク軸33から差動装置93の人力
入力ギヤ94に入力され、人力入力ギヤ94がＡ方向に回転
駆動される。また、電動モータ61の補助動力は、遊星減
速機構70と減速ギヤ列Ｇ１，Ｇ２により減速された後、
差動装置93の補助動力入力ギヤ96に伝えられ、補助動力
入力ギヤ96が同じくＡ方向に回転駆動される。

【００６５】このように、人力入力ギヤ94と補助動力入
力ギヤ96が同時にＡ方向へ回転するので、第一および第
二遊星ギヤ100,101 が両ギヤ94,96 の周りをＡ方向に公
転し、差動キャリア97もドライブスプロケット36と共に
Ａ方向へ回転する。このドライブスプロケット36の回転
は、チェーン38およびドリブンスプロケット37を介して
後輪26に伝達される。

【００６６】人力と補助動力に差がある場合は、人力入
力ギヤ94と補助動力入力ギヤ96の回転速度に差が生じ
る。この回転速度差は、第一および第二遊星ギヤ100,10
1 の自転（差動装置93の差動）により吸収され、両ギヤ
94,96 の回転速度を平均した回転速度で差動キャリア97
とドライブスプロケット36が回転駆動される。このた
め、人力と補助動力が常に円滑に合成されて後輪26に伝
達される。

【００６７】こうして人力と補助動力とがスムーズに合
成され、その合力が効率良く後輪26側に出力されるた
め、ペダル35の踏力が大幅に軽減されて登坂走行や向い
風を受けながらの走行が非常に楽になる。

【００６８】なお、電動モータ61の補助動力は常に制御
装置43により制御される。制御装置43は、例えば電動モ
ータ61の回転速度やクランク軸33の回転速度からペダル
踏力に対する補助動力の比率（アシスト比）を算出し、
この比率が所定の比率になるように電動モータ61の出力
を制御する。

【００６９】ところで、電動モータ61を作動させずに人
力のみで走行する場合には、前記スリーブ部材107 をク
ランク軸33の軸方向に移動させることにより、２段変速
が可能になっている。

【００７０】即ち、図４のようにスリーブ部材107 を二
次ドリブンギヤ91側に寄せた状態でペダル35を漕いだ場
合、差動装置93の人力入力ギヤ94がクランク軸33と共に
Ａ方向に回転し、差動キャリア97には後輪26からの負荷
が加わっている関係で第一および第二遊星ギヤ100,101
が補助動力入力ギヤ96を反Ａ方向に逆転させようとす
る。

【００７１】しかし、前記ワンウェイクラッチ82の逆転
防止作用により補助動力入力ギヤ96の逆転が防止される
ため、その反作用で差動キャリア97が人力入力ギヤ94の
２分の１の速度でＡ方向に回転駆動され、クランク軸33
の回転が２分の１に減速されてドライブスプロケット36
に伝達される。したがって、この状態ではペダル35の踏
力が非常に軽くなり、登坂走行等が容易になる。

【００７２】また、スリーブ部材107 を差動装置93側に
寄せてペダル35を漕げば、前述の如く二次ドリブンギヤ
91と補助動力入力ギヤ96との結合が断たれる同時に、ド
ッグクラッチ108 が結合して差動装置93の差動がロック
されるので、差動装置93全体がクランク軸33と一体に回
転し、クランク軸33の回転は減速されることなくダイレ
クトにドライブスプロケット36に伝達される。したがっ
て、平坦路等において速く走行することができる。

【００７３】さて、本発明では、前に述べたように電動
モータ61の逆転防止手段であるワンウェイクラッチ82
を、電動モータ61と遊星減速機構70との間に配置したた
め、ワンウェイクラッチ82が電動モータ61の主軸66と同
軸的に設けられている。

【００７４】したがって、従来のように中間軸86にワン
ウェイクラッチ等の逆転防止手段を設ける必要がなくな
り、中間軸86に逆転防止手段を設けた場合に比べて一次
ドリブンギヤ89、二次ドライブギヤ90を小径化すること
ができる。このため、電動モータ61の主軸66とクランク
軸33との間の軸間距離を縮めて補助動力アシスト装置３
の小型、軽量化を図ることができる。

【００７５】さらに、この構成の場合、人力走行時にお
いて差動装置93側から加わる逆転トルクが、減速ギヤ列
Ｇ１およびＧ２を逆上ることで増速され、大幅に弱めら
れてからワンウェイクラッチ82に伝達される。このた
め、ワンウェイクラッチ82の逆転防止容量を充分に確保
することができ、ワンウェイクラッチ82の小形化も可能
である。

【００７６】そして、ワンウェイクラッチ82自体が遊星
減速機構70の太陽ローラ71の軸受となるため、遊星減速
機構70の周りの軸受数を削減することができ、構造の簡
略化と部品点数の減少に貢献できる上、補助動力アシス
ト装置３の幅を拡げることなくワンウェイクラッチ82を
設置することができる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る補助
動力アシスト式自転車の電動モータ逆転防止構造は、電
動モータの主軸と遊星減速機構の太陽回転部材とを同一
軸線上に配置するとともに、電動モータと遊星減速機構
の間に逆転防止手段を配置したことを特徴とするもので
ある。

【００７８】このように構成すれば、逆転防止手段が電
動モータの主軸と同軸的に設けられるので、従来のよう
に減速ギヤ列を構成するギヤ類の軸支部に逆転防止手段
を設ける必要がなくなり、ギヤ類の軸支部に逆転防止手
段を設けた場合に比べて各ギヤ類を小径化することがで
きる。このため、電動モータの主軸とクランク軸との間
の軸間距離を縮めて補助動力アシスト装置の小型、軽量
化を図ることができる。

【００７９】また、人力走行時に差動装置側から加わる
逆転トルクが減速ギヤ列を逆上ることで増速され、大幅
に弱められてから逆転防止手段に伝達されるので、逆転
防止手段の逆転防止容量を充分に確保することができ
る。

【００８０】さらに、逆転防止手段自体が遊星減速機構
の太陽回転部材の一端を軸支する軸受となるので、遊星
減速機構の周りの軸受数を削減することができ、しかも
補助動力アシスト装置の幅を拡げることなく逆転防止手
段を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る補助動力アシスト式自転車の左側
面図。

【図２】本発明の一実施例を示す補助動力アシスト装置
の横断面図。

【図３】図２のIII-III 矢視による補助動力アシスト装
置の左側面図。

【図４】補助動力アシスト装置の機構概念図。

【図５】図２のV-V 線に沿うワンウェイクラッチの縦断
面図。

【図６】従来の技術を示す補助動力アシスト装置の横断
面図。

【符号の説明】

１ 補助動力アシスト式自転車 ２ 車体フレーム ３ 補助動力アシスト装置 33 クランク軸 61 電動モータ 66 電動モータの主軸 70 遊星減速機構 71 遊星減速機構の太陽回転部材である太陽ローラ 82 逆転防止手段としてのワンウェイクラッチ 93 合力装置としての差動装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人力により回転駆動されるクランク軸
   と、補助動力を発生させる電動モータと、人力と補助動
   力とを合成し、その合力を駆動輪側に出力する合力装置
   と、上記電動モータの回転を減速する遊星減速機構と、
   電動モータの逆転を防止する逆転防止手段とを備えた補
   助動力アシスト式自転車の電動モータ逆転防止構造にお
   いて、電動モータの主軸と遊星減速機構の太陽回転部材
   とを同一軸線上に配置するとともに、電動モータと遊星
   減速機構の間に上記逆転防止手段を配置したことを特徴
   とする補助動力アシスト式自転車の電動モータ逆転防止
   構造。