JP2016193628A - 自転車用ドライブユニット、および、このドライブユニットを備える自転車 - Google Patents
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Abstract
Description
〔4〕前記自転車用ドライブユニットによれば、前記ハウジングの前記リア端面は、前記クランク軸の中心軸と平行な方向から見たときに、前記クランク軸まわりの所定範囲にわたり、前記クランク軸の中心軸までの距離が一定となる部分を備える。
〔7〕前記自転車用ドライブユニットによれば、前記クランク軸は、前記クランク軸と直交する方向における前記ハウジングの長手方向の一端寄りに配置され、前記アシストモータは、前記ハウジングの長手方向の他端寄りに配置される。
〔14〕前記自転車用ドライブユニットによれば、前記自転車用ドライブユニットが前記フレームに取り付けられたとき、前記クランク軸の中心軸に平行な方向から見ると、前記変速機構の中心軸は、前記クランク軸の中心軸よりも下方に配置される。
〔18〕前記自転車用ドライブユニットによれば、前記クランク軸をさらに備える。
自転車10は、前輪12、後輪14、車体16、駆動機構18、バッテリユニット20、および、ドライブユニット50を備えている。
前フレーム22Fは、支持部22Aと、クランク軸54を支持する支持部22Aから前方に延びるダウンチューブ22Bと、シートポスト26が取り付けられるシートチューブ22Cと、ダウンチューブ22Bとシートチューブ22Cに接続されるトップチューブ22Tと含む。図1に示す前フレーム22Fは、他の形状のフレームでもよい。
第2伝達ギア90は、外歯車である。第2伝達ギア90は、変速軸82にベアリング等を介して回転可能に支持される。第1伝達ギア88の外歯車と第2伝達ギア90の外歯車とは互いに噛み合わせられている。このため、クランク軸54の回転は、第1伝達ギア88を介して第2伝達ギア90に伝達される。
サンギア92は、変速軸82まわりに変速軸82と同軸に設けられる。サンギア92は、変速軸82と一体化されている。このため、変速軸82は、サンギア92と一体で回転可能である。
図6に示されるように、カム118の回転位相が、カム面118Aのうちのリングギア98側の部分と連結体120の操作片120Bとが接触する位相にあるとき、連結体120を介して環状部材114がリングギア98側の位置に維持される。このとき、環状部材114の溝114Bは、爪部材112から離れている。このため、爪部材112は、ハウジング52の対向部76に形成される溝76Aに向かって突出する突出位置に維持される。このため、爪部材112は、ハウジング52に対する相対回転が不能となる。爪部材112は、保持部材100を介して変速軸82に相対回転不能に支持されている。このため、爪部材112は、変速軸82およびサンギア92(図5参照)の一方向への回転を規制する。
爪部材112が突出位置にあるとき、サンギア92は、ハウジング52に対する相対回転が規制されている。このため、キャリア96に回転が入力されたとき、プラネタリギア94は、サンギア92のまわりを公転しながらサンギア92から生じる反力によって公転方向と同じ方向に自転する。プラネタリギア94の自転により、リングギア98がプラネタリギア94の回転方向に押され、リングギア98がキャリア96と同方向に回転する。このとき、キャリア96に入力された回転は、増速されてリングギア98から出力される。
アシストモータ124は、クランク軸54の径方向の外側に配置される。アシストモータ124は、クランク軸54から出力部56までの動力伝達経路に連結される。アシストモータ124の出力軸124Aは、クランク軸54と平行に配置されている。アシストモータ124は、一部がハウジング52から露出してハウジング52に設けられる。
第1減速ギア128は、円筒形状を有する。第1減速ギア128は、アシストモータ124の出力軸124Aと接続されているこのため、第1減速ギア128にアシストモータ124の回転が入力される。
アシストモータ124は、リングギア98に連結される。切替機構60の少なくとも一部は、アシストモータ124と出力部56との間の伝達経路に連結される。このため、アシストモータ124が駆動されている場合、環状部材114に伝達されるトルクは、アシストモータ124のトルクが加えられている。このため、制御部110は、人力駆動力およびアシストモータ124の回転力を用いて、連結部108の爪部材112を突出位置から退避位置に移動させる。すなわち、切替機構60は、アシストモータ124の回転力を用いて、変速機構58の変速状態を切り替え可能である。またアシストモータ124が駆動されていない場合には、制御部110は人力駆動力のみを用いて連結部108の爪部材112を突出位置から退避位置に移動させることができる。
クランク軸54と直交する平面上において、クランク軸54が配置される孔68Aの中心が3つの取付部74に囲まれた範囲RAに含まれる。言い換えれば、クランク軸54と直交する平面上において、クランク軸54の軸心が3つの取付部74に囲まれた範囲RAに含まれる。
図3に示されるように、ドライブユニット50は、クランク軸54からリア端面72Aまでの距離Lが小さい。このため、図9に示すクランク軸54の中心軸CAからリアエンドまでの距離MXを短くすることができる。すなわち図9に示すクランク軸54の中心軸CAから後輪14の回転軸までの距離を短くすることができる。このようなドライブユニット50を備える自転車10では、従来のドライブユニットを搭載する自転車と比較して、自転車10の操作性を向上させることができる。
(1)ドライブユニット50は、クランク軸54の中心軸CAとリア端面72Aまでの最小距離LAが50mm以下である。このため、クランク軸54の中心軸CAからリアエンド22Dまでの距離MXを短くすることができる。
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。
・クランク軸54の中心軸CA、変速軸82の中心軸CB、および、アシストモータ124の中心軸CCを略直線状に配置することもできる。この場合、ハウジング52は、長手方向DXに長くなる。
・自転車10に取り付けられたときに取付部74の全部がクランク軸54よりも上方に位置するように取付部74を形成することもできる。また、自転車10に取り付けられたときに取付部74の半数以下または0個がクランク軸54よりも下方に位置するように取付部74を形成することもできる。
・遊星歯車機構86を以下の(A)〜(E)のように変更することもできる。
22 フレーム
22D リアエンド
50 ドライブユニット
52 ハウジング
58 変速機構
60 切替機構
68 第1側面(側面)
68A 孔
70 第2側面(側面)
70A 孔
72 外周面
72A リア端面
74 取付部
86 遊星歯車機構
92 サンギア(伝達体)
96 キャリア(入力体)
98 リングギア(出力体)
108 連結部
110 制御部
122 アクチュエータ
Claims (19)
- クランク軸から入力される人力駆動力にアシスト力を付加するアシストモータと、
前記クランク軸の少なくとも一部および前記アシストモータが設けられるハウジングとを備え、前記クランク軸まわりに配置される自転車用ドライブユニットであって、
前記自転車用ドライブユニットが自転車のフレームに取り付けられたとき、前記クランク軸の中心軸と平行な方向から見て、前記クランク軸の中心軸と、前記ハウジングのうち、前記フレームのリアエンド側のリア端面までの最小距離が、50mm以下かつ前記クランク軸の半径よりも大きくなるように前記ハウジングが形成されている、自転車用ドライブユニット。 - 前記ハウジングの前記リア端面は、前記クランク軸の中心軸と平行な方向から見たときに、前記クランク軸まわりの所定範囲にわたり、前記クランク軸の中心軸までの距離が50mm以下かつ前記クランク軸の半径よりも大きくなる部分を備える、請求項1に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記最小距離は、45mm以下である、請求項1または2に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記ハウジングの前記リア端面は、前記クランク軸の中心軸と平行な方向から見たときに、前記クランク軸まわりの所定範囲にわたり、前記クランク軸の中心軸までの距離が一定となる部分を備える、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。
- クランク軸から入力される人力駆動力にアシスト力を付加するアシストモータと、
前記クランク軸の少なくとも一部および前記アシストモータが設けられるハウジングとを備え、前記クランク軸まわりに配置される自転車用ドライブユニットであって、
前記ハウジングは、前記自転車用ドライブユニットが自転車のフレームに取り付けられたときの、前記フレームのリアエンド側のリア端面に、前記クランク軸の中心軸に平行な方向から見て、前記クランク軸まわりの所定範囲にわたり前記クランク軸の中心軸からの距離が一定となる部分を備える、自転車用ドライブユニット。 - 前記距離は、45mm以下である、請求項4または5に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記クランク軸は、前記クランク軸と直交する方向における前記ハウジングの長手方向の一端寄りに配置され、
前記アシストモータは、前記ハウジングの長手方向の他端寄りに配置される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記ハウジングは、前記クランク軸が配置される孔が形成される2つの側面と、前記2つの側面を接続する外周面とを備え、
前記ハウジングは、前記フレームに取り付けるための複数の取付部を、前記外周面にさらに備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記複数の取付部の半数以上は、前記ハウジングが前記フレームに取り付けられるとき、前記クランク軸が配置される部分よりも上方に位置する、請求項8に記載の自転車用ドライブユニット。
- 3つの前記取付部を備え、
前記クランク軸と直交する平面において、前記クランク軸が配置される孔の中心が前記3つの取付部に囲まれた範囲に含まれるように、前記3つの取付部が形成される、請求項8または9に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記クランク軸に入力された回転を変速して出力する変速機構をさらに備え、
前記変速機構は、前記ハウジングの内部に収容される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記クランク軸と直交する平面上において、前記クランク軸の中心軸、前記アシストモータの中心軸、および、前記変速機構の中心軸は、各中心軸を結ぶ線分が三角形状となるように配置されている、請求項11に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記三角形状は、前記アシストモータの中心軸を頂点とする略二等辺三角形である、請求項12に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記自転車用ドライブユニットが前記フレームに取り付けられたとき、前記クランク軸の中心軸に平行な方向から見ると、前記変速機構の中心軸は、前記クランク軸の中心軸よりも下方に配置される、請求項12または13に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記変速機構は、入力体、出力体、および、伝達体を含む遊星歯車機構と、前記入力体と前記出力体との間に配置されるワンウェイクラッチと、前記ハウジングに対する前記伝達体の回転を許容する第1状態および前記ハウジングに対する前記伝達体の回転を規制する第2状態を切り替え可能な切替機構とを備える、請求項11〜14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、サンギアであり、
前記変速機構は、前記サンギアの内周に配置されて前記サンギアと一体的に回転し、前記ハウジングに回転可能に支持される変速軸をさらに備え、
前記切替機構は、前記変速軸または前記ハウジングのうちの前記変速軸に対向する対向部に設けられ、前記変速軸の少なくとも一方向への回転を規制し、前記第1状態を形成する突出位置と、前記伝達体の回転を規制せず、前記第2状態を形成する退避位置とに移動可能な連結部と、
前記連結部を前記突出位置から前記退避位置に移動させる制御部とを備える、
請求項15に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記切替機構は、前記第1状態と前記第2状態とを切り替えるアクチュエータをさらに備える、請求項15または16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1〜17のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 請求項1〜18のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットと、
リアサスペンションとを備える、自転車。
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