JP2017088092A - 自転車用ドライブユニット - Google Patents
自転車用ドライブユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017088092A JP2017088092A JP2015223962A JP2015223962A JP2017088092A JP 2017088092 A JP2017088092 A JP 2017088092A JP 2015223962 A JP2015223962 A JP 2015223962A JP 2015223962 A JP2015223962 A JP 2015223962A JP 2017088092 A JP2017088092 A JP 2017088092A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gear
- motor
- drive unit
- output
- crankshaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
- B62M11/02—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of unchangeable ratio
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
- B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
- B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
- B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
- B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
- B62M11/145—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the bottom bracket
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
- F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
- F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
- F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Retarders (AREA)
- Gear Transmission (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
【課題】遊星歯車機構のうちの第1のモータに接続される部分に要望されない動作が生じにくい自転車用ドライブユニットを提供する。【解決手段】ドライブユニット10は、クランク軸12の回転が入力される入力体22、回転を外部に出力する出力体24、および、入力体22と出力体24との回転比を制御可能な伝達体26を含む遊星歯車機構20と、伝達体26に回転を伝達可能な第1のモータ30と、第1のモータ30と伝達体26との間の回転の伝達経路上に設けられるウォームギア36とを含む。【選択図】図1
Description
本発明は、自転車用ドライブユニットに関する。
特許文献1の自転車用ドライブユニットは、第1のモータ、第2のモータ、各モータの出力軸にそれぞれ設けられるスパーギア、および、各モータに接続される遊星歯車機構を備える。このドライブユニットでは、第1のモータへの電力の供給が停止している場合、変速比が維持される。
特許文献1の自転車用ドライブユニットにおいて第1のモータへの電力の供給が停止している場合にクランク軸に人力駆動力が入力されたとき、その反力によって、遊星歯車機構のうちの第1のモータに接続される部分が要望されない動作を生じるおそれがある。
本発明の目的は、遊星歯車機構のうちの第1のモータに接続される部分に要望されない動作が生じにくい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、クランク軸の回転が入力される入力体、回転を外部に出力する出力体、および、前記入力体と前記出力体との回転比を制御可能な伝達体を含む遊星歯車機構と、前記伝達体に回転を伝達可能な第1のモータと、前記第1のモータと前記伝達体との間の回転の伝達経路上に設けられるウォームギアとを含む。
〔2〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達体は、第1のギアを含み、前記ウォームギアは、前記第1のモータの出力軸に設けられ、前記第1のギアと噛み合う。
〔3〕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、リングギアを含み、前記出力体は、前記リング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と連結されるキャリアを含み、前記伝達体は、前記プラネタリギアと噛み合うサンギアを含む。
〔4〕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、プラネタリギア、および、前記プラネタリギアと連結されるキャリアを含み、前記出力体は、前記プラネタリギアと噛み合うリングギアを含み、前記伝達体は、前記プラネタリギアと噛み合うサンギアを含む。
〔5〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達体は、前記第1のギアおよび前記サンギアを含む単一の物体である。
〔6〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸に与えられる人力駆動力をアシストする第2のモータをさらに含む。
〔6〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランク軸に与えられる人力駆動力をアシストする第2のモータをさらに含む。
〔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、第2のギアを含み、前記第2のモータの出力軸に設けられ、前記第2のギアと噛み合うスパーギアをさらに含む。
〔8〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体は、前記第2のギアおよび前記リングギアを含む単一の物体である。
〔9〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体は、前記第2のギアおよび前記キャリアを含む単一の物体を含む。
〔9〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体は、前記第2のギアおよび前記キャリアを含む単一の物体を含む。
〔10〕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3のギアを含み、前記第2のモータの出力軸に設けられ、前記第3のギアと噛み合うスパーギアをさらに含む。
〔11〕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、前記第3のギアおよび前記キャリアを含む単一の物体を含む。
〔12〕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、前記第3のギアおよび前記リングギアを含む単一の物体である。
〔12〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記出力体は、前記第3のギアおよび前記リングギアを含む単一の物体である。
〔13〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記第2のモータの出力軸の軸線に沿う方向とが互いに異なる。
〔14〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記第2のモータの出力軸の軸線に沿う方向とが投影面上で直交する。
〔14〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記第2のモータの出力軸の軸線に沿う方向とが投影面上で直交する。
〔15〕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のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記クランク軸の軸線に沿う方向とが投影面上で直交する。
〔16〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達体は、前記クランク軸と同軸に配置される。
〔16〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達体は、前記クランク軸と同軸に配置される。
〔17〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ウォームギアは、前記クランク軸の軸線に沿う方向において、前記入力体および前記出力体の少なくとも一方と異なる位置に配置される。
〔18〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ウォームギアの摩擦角は、前記ウォームギアの進み角以上である。
〔19〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータは、インナーロータ型のモータである。
〔19〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータは、インナーロータ型のモータである。
〔20〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記出力体と連結され、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含む。
〔21〕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含む。
〔21〕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含む。
上記自転車用ドライブユニットによれば、遊星歯車機構のうちの第1のモータに接続される部分に要望されない動作が生じにくい。
(第1の実施形態)
図1に示される自転車用ドライブユニット(以下、「ドライブユニット10」)は、自転車のフレーム(図示略)に設けられる。ドライブユニット10は、自転車のフレームに設けられるバッテリ(図示略)から供給される電力によって駆動する。ドライブユニット10は、人力駆動力にアシスト力を合成することによって自転車の走行をアシストする機能と、自転車の変速比を変更する機能とを含む。
図1に示される自転車用ドライブユニット(以下、「ドライブユニット10」)は、自転車のフレーム(図示略)に設けられる。ドライブユニット10は、自転車のフレームに設けられるバッテリ(図示略)から供給される電力によって駆動する。ドライブユニット10は、人力駆動力にアシスト力を合成することによって自転車の走行をアシストする機能と、自転車の変速比を変更する機能とを含む。
ドライブユニット10は、遊星歯車機構20、第1のモータ30、および、ウォームギア36を含む。ドライブユニット10は、好ましくは、クランク軸12、第2のモータ40、出力部14、制御部16、および、ハウジング18をさらに含む。
ハウジング18には、クランク軸12、出力部14、制御部16、遊星歯車機構20、第1のモータ30、ウォームギア36、および、第2のモータ40が設けられる。クランク軸12の両端部は、ハウジング18から突出する。ハウジング18は、クランク軸52を回転可能に支持する。自転車のフロントスプロケットSFは、ハウジング18の側方に配置され、出力部14に連結される。出力部14は、クランク軸12の回転をフロントスプロケットSFに伝達する。
遊星歯車機構20は、クランク軸12の回転を変速して外部に出力することができる。遊星歯車機構20は、入力体22、出力体24、および、伝達体26を含む。入力体22は、クランク軸12の回転が入力される。出力体24は、入力体22に伝達された回転を外部に出力する。伝達体26は、入力体22と出力体24との回転比を制御可能である。入力体22および伝達体26は、クランク軸12と同軸に配置される。入力体22は、伝達体26と同軸に配置される。出力体24は、出力部14と連結される。
伝達体26は、サンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む。好ましくは、伝達体26は、サンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む単一の物体である。サンギア26Aおよび第1のギア26Bは、円筒形状に形成されている。サンギア26Aが配置される位置は、クランク軸12の軸線JCに沿う方向(以下、「クランク軸方向」)において、第1のギア26Bに関してフロントスプロケットSF側とは反対側の位置である。第1のギア26Bは、ウォームギア36と噛み合うウォームホイールである。第1のギア26Bの一部は、入力体22よりもフロントスプロケットSF側に突出する。第1のギア26Bの外径は、サンギア26Aの外径よりも大きい。別の例では、サンギア26Aおよび第1のギア26Bは、別体に形成され、互いに連結されることによって伝達体26が構成されてもよい。第1のギア26Bの外径と、サンギア26Aの外径とは同径としてもよい。サンギア26Aは、スパーギアであってもよく、ヘリカルギアであってもよい。第1のギア26Bの外径と、サンギア26Aの外径とを同径に形成する場合、サンギア26Aの歯と、第1のギア26Bの歯とを連続するように形成してもよい。
入力体22は、リングギア22Aおよび第2のギア22Bを含む。好ましくは、入力体22は、リングギア22Aおよび第2のギア22Bを含む単一の物体である。リングギア22Aおよび第2のギア22Bは、円筒形状に形成されている。入力体22はクランク軸12と連結される。入力体22は、クランク軸12に連結される連結部22Cを含む。連結部22Cは、リングギア22Aおよび第2のギア22Bと一体に形成されている。入力体22とクランク軸12との連結構造は、複数の形態のいずれかを取り得る。第1の形態では、クランク軸12の外周に設けられるスプラインと入力体22の内周に設けられるスプラインとが嵌合する。第2の形態では、クランク軸12が入力体22の内周に圧入される。第2のギア22Bは、入力体22の外周部に形成されている。別の例では、リングギア22Aおよび第2のギア22Bは、別体で形成されて、互いに連結されることによって入力体22が構成されてもよい。サンギア26Aがスパーギアの場合、リングギア22Aおよびプラネタリギア24Aもスパーギアで形成され、サンギア26Aがヘリカルギアの場合、リングギア22Aおよびプラネタリギア24Aもヘリカルギアによって構成される。
出力体24は、プラネタリギア24A、キャリア24B、および、プラネタリピン24Cを含む。プラネタリギア24Aは、リングギア22Aおよびサンギア26Aと噛み合う。キャリア24Bは、プラネタリギア24Aと連結される。プラネタリギア24Aの個数は、任意の設定事項である。図2に示される例では、出力体24は、3個のプラネタリギア24Aを含むが、プラネタリギア24Aの個数は、1または複数とすることができる。
プラネタリピン24Cは、プラネタリギア24Aおよびキャリア24Bに挿入され、プラネタリギア24Aとキャリア24Bとを連結する。プラネタリピン24Cの両端部は、クランク軸方向においてプラネタリギア24Aから突出し、キャリア24Bによって支持される。プラネタリギア24Aおよびプラネタリピン24Cの支持構造は、複数の形態のいずれかを取り得る。第1の形態では、プラネタリピン24Cはキャリア24Bに対して回転可能であり、プラネタリギア24Aはプラネタリピン24Cに対して回転不能である。第2の形態では、プラネタリピン24Cはキャリア24Bに対して回転不能であり、プラネタリギア24Aはプラネタリピン24Cに対して回転可能である。第3の形態では、プラネタリピン24Cはキャリア24Bに対して回転可能であり、プラネタリギア24Aはプラネタリピン24Cに対して回転可能である。
各プラネタリギア24Aは、大ギア24Dおよび小ギア24Eを含む。大ギア24Dの歯数は、小ギア24Eの歯数よりも多い。大ギア24Dは、サンギア26Aと噛み合う。小ギア24Eは、リングギア22Aと噛み合う。別の例では、プラネタリギア24Aは、サンギア26Aおよびリングギア22Aと噛み合う1つのギアだけを含んでいてもよい。
キャリア24Bは、クランク軸12と同軸に配置される。キャリア24Bは、各プラネタリギア24Aがサンギア26Aのまわりで公転することによって回転する。キャリア24Bは、第1のキャリア24Fおよび第2のキャリア24Gを含む。第1のキャリア24Fおよび第2のキャリア24Gは、個別の物体である。第1のキャリア24Fと第2のキャリア24Gとが固定されることによって、キャリア24Bが構成される。別の例では、キャリア24Bは、第1のキャリア24Fおよび第2のキャリア24Gを含む単一の物体であってもよい。
第1のキャリア24Fは、各プラネタリピン24Cの一方の端部を支持する。第2のキャリア24Gは、各プラネタリピン24Cの他方の端部を支持する。プラネタリピン24Cの一方の端部は、プラネタリピン24Cの他方の端部よりもフロントスプロケットSFから遠い位置に配置されている。出力体24は、連結部24Hを含む。連結部24Hの形状は、円筒形状である。連結部24Hは、第1のキャリア24Fの内周部に連結されている。連結部24Hが配置される位置は、サンギア26Aの内周とクランク軸12の外周との間である。連結部24Hと第1のキャリア24Fとは、一体に形成されていてもよく、別体で形成され、互いに連結することによって形成されていてもよい。
ドライブユニット10は、複数の軸受28およびボルトBをさらに含む。複数の軸受28が配置される位置は、連結部24Hの外周と伝達体26の内周との間である。連結部24Hは、複数の軸受28を介して伝達体26を支持する。伝達体26は、連結部24Hに対して回転可能である。出力部14は、連結部24Hの端部に連結される。出力部14は、筒形に形成され、クランク軸12に同軸に設けられる。フロントスプロケットSFは、例えばスプライン嵌合によって出力部14に連結される。出力部14は、ベアリングを介してハウジング18に支持されている。ボルトBは、出力部14との間にフロントスプロケットSFを挟み込むように出力部14の端部にねじ込まれる。このように、出力部14は、出力体24と連結され、フロントスプロケットSFを取り付け可能である。出力部14は、出力体24と一体に形成されていてもよい。
第1のモータ30および第2のモータ40は、ハウジング18に取り付けられている。第1のモータ30は、伝達体26に回転を伝達可能である。第2のモータ40は、クランク軸12に与えられる人力駆動力をアシストする。第1のモータ30および第2のモータ40は、インナーロータ型のモータである。一例では、第1のモータ30および第2のモータ40は、3相のブラシレスモータである。第1のモータ30および第2のモータ40の型式および種類は、任意に変更可能である。第1のモータ30および第2のモータ40の少なくとも一方は、アウターロータ型のモータであってもよい。
図1および図3に示されるように、第1のモータ30の出力軸32の軸線J1に沿う方向と、クランク軸12の軸線JCに沿う方向とは互いに異なる。好ましくは、第1のモータ30の出力軸32の軸線J1に沿う方向と、クランク軸12の軸線JCに沿う方向とは投影面上で直交する。第2のモータ40の出力軸42の軸線J2に沿う方向と、クランク軸12の軸線JCに沿う方向とは平行である。第1のモータ30の出力軸32の軸線J1に沿う方向と、第2のモータ40の出力軸42の軸線J2に沿う方向とは投影面上で直交する。このように、第1のモータ30の出力軸32の軸線J1に沿う方向と、第2のモータ40の出力軸42の軸線J2に沿う方向とは互いに異なる。これらの方向の関係は、任意に変更可能である。第1のモータ30の出力軸32の軸線J1に沿う方向と、第2のモータ40の出力軸42の軸線J2に沿う方向とは投影面上で直交または交差しなくてもよい。
第1のモータ30は、ウォームギア36を介して伝達体26を回転させる。第1のモータ30は、自転車の変速比を決める遊星歯車機構20の変速比を変更する。遊星歯車機構20の変速比は、遊星歯車機構20に入力された回転速度に対する遊星歯車機構20から出力された回転速度によって規定される。
ウォームギア36は、第1のモータ30と伝達体26との間の回転の伝達経路上に設けられる。好ましくは、ウォームギア36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられる。図1に示されるように、ウォームギア36は、クランク軸方向において、入力体22と異なる位置に配置される。一例では、ウォームギア36が配置されるクランク軸方向の位置は、リングギア22A、第2のギア22B、および、複数のプラネタリギア24AよりもフロントスプロケットSF側の位置である。ウォームギア36は、クランク軸12の径方向において第2のギア22Bと異なる位置に配置される。一例では、ウォームギア36は、クランク軸12の径方向において、第2のギア22Bよりも内側、かつ、サンギア26Aよりも外側に配置される。
ウォームギア36の摩擦角は、ウォームギア36の進み角(ねじり角)以上である。このため、第1のギア26Bに回転が入力されても第1のギア26Bとウォームギア36との噛み合いによって第1のギア26Bが実質的に回転しない。ウォームギア36および出力軸32は、単一の物体であってもよく、出力軸32およびウォームギア36は、個別に構成され、継手等によって連結されていてもよい。
図3に示されるように、第1のモータ30のハウジング34は、クランク軸12の径方向において、リングギア22Aよりも外側に配置される。ハウジング34は、その一部が、出力軸32の軸線J1に平行な方向において、伝達体26と出力体24とに重なる位置に配置される。
図1に示されるように、第2のモータ40の出力軸42が配置される位置は、径方向においてウォームギア36よりもクランク軸12から離れた位置である。ドライブユニット10は、スパーギア44をさらに含む。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられる。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42とは個別の物体に形成されて、出力軸42に固定されていてもよく、出力軸42と同一の物体であってもよい。スパーギア44は、第2のギア22Bと噛み合う。スパーギア44および第2のギア22Bは、第2のモータ40からリングギア22Aにトルクを伝達する。
制御部16は、ハウジング18のうち、クランク軸方向においてフロントスプロケットSF側とは反対側の位置に配置されている。制御部16は、回路基板、第1の駆動回路、および、第2の駆動回路を含む。回路基板は、クランク軸12の軸線JCに垂直な方向に延びている。第1の駆動回路は、回路基板に実装され、第1のモータ30を駆動する。第2の駆動回路は、回路基板に実装され、第2のモータ40を駆動する。制御部16は、クランク軸12の回転方向が自転車を前進させる第1の回転方向である場合、自転車の走行条件に基づいて第1のモータ30および第2のモータ40を駆動させる。制御部16は、例えばトルクセンサおよび車速センサ(ともに図示略)等から入力される信号に基づいて、少なくとも第2の駆動回路によって第2のモータ40を駆動し、自転車の変速比を変更するための操作装置(図示略)から入力される信号に基づいて、第1の駆動回路によって第1のモータ30を駆動する。制御部16は、例えばトルクセンサ、車速センサ、および、クランク回転センサ(ともに図示略)の少なくともいずれか1つから入力される信号に基づいて、第1の駆動回路および第2の駆動回路によって第1のモータ30および第2のモータ40を駆動してもよい。制御部16は、クランク軸12の回転方向が第1の回転方向とは反対の第2の回転方向である場合、第1のモータ30および第2のモータ40を停止する。
制御部16は、遊星歯車機構20の変速比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12の回転に対する出力部14の回転の比率が所定の比率となるように第1のモータ30の回転速度を制御する。例えば遊星歯車機構20の変速比を大きくするための操作信号が入力されたとき、制御部16は、サンギア26Aが第2の回転方向(図2参照)に回転するように第1のモータ30を駆動する。その結果、サンギア26Aが回転しない場合と比較して、プラネタリギア24Aの自転速度が高くなるため、キャリア24Bの回転速度が高くなり、遊星歯車機構20の変速比が大きくなる。制御部16は、サンギア26Aの回転速度を変更することによって遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更する。
別の例では、制御部16は、サンギア26Aの回転速度を段階的に変更することによって遊星歯車機構20の変速比を段階的に変更する。遊星歯車機構20の変速比の段数および各変速比の大きさは、予め設定される。外部の装置が無線または有線によって制御部16と接続された場合、外部の装置は、遊星歯車機構20の変速比の段数および各変速比の大きさを変更できる。外部の装置は、例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16は、遊星歯車機構20に固有の変速比で変速させるときは、第1のモータ30への電力の供給を停止する。第1のモータ30への電力の供給が停止している場合、ウォームギア36と第1のギア26Bとの噛み合いによって伝達体26の回転が制限される。このため、遊星歯車機構20の変速比が、遊星歯車機構20の各構成要素のギア数に基づく固有の変速比に維持される。
制御部16は、人力駆動力に応じた信号が入力されると、人力駆動力に対する第2のモータ40の出力トルクが所定の比率となるように第2のモータ40を制御する。その結果、第2のモータ40のトルクがリングギア22Aを介してキャリア24Bに伝達され、そのトルクとクランク軸12から入力されたトルクとが合成され、出力部14を介してフロントスプロケットSFに伝達される。制御部16は、アシスト力を変更するための操作信号が入力されると、人力駆動力に対する第2のモータ40の出力トルクの比率を変更して、第2のモータ40を制御する。
第1の実施形態によれば、以下の作用および効果が得られる。
(1)ドライブユニット10は、遊星歯車機構20と第1のモータ30との回転の伝達経路上に設けられるウォームギア36を含む。この構成によれば、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合、ウォームギア36と第1のギア26Bとの噛み合いによって、伝達体26の回転が制限される。このため、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合に遊星歯車機構20のうちの第1のモータ30に接続される部分に要望されない動作が生じにくい。
(1)ドライブユニット10は、遊星歯車機構20と第1のモータ30との回転の伝達経路上に設けられるウォームギア36を含む。この構成によれば、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合、ウォームギア36と第1のギア26Bとの噛み合いによって、伝達体26の回転が制限される。このため、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合に遊星歯車機構20のうちの第1のモータ30に接続される部分に要望されない動作が生じにくい。
(2)ドライブユニット10は、第2のモータ40の出力軸42に設けられるスパーギア44を含む。この構成によれば、第2のモータ40の出力軸42にウォームギアが設けられる構成と比較して、第2のモータ40と第2のギア22Bとの間の伝達効率が高くなる。
(3)ウォームギア36の摩擦角は、ウォームギア36の進み角以上である。この構成によれば、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合に遊星歯車機構20のうちの第1のモータ30に接続される部分に要望されない動作が一層生じにくい。
(第2の実施形態)
図4〜図6を参照して、第2の実施形態のドライブユニット50について説明する。
図4に示されるように、ドライブユニット50は、遊星歯車機構60、第1のモータ70、および、ウォームギア76を含む。ドライブユニット50は、好ましくは、クランク軸52、第2のモータ80、出力部54、制御部56、および、ハウジング58をさらに含む。
図4〜図6を参照して、第2の実施形態のドライブユニット50について説明する。
図4に示されるように、ドライブユニット50は、遊星歯車機構60、第1のモータ70、および、ウォームギア76を含む。ドライブユニット50は、好ましくは、クランク軸52、第2のモータ80、出力部54、制御部56、および、ハウジング58をさらに含む。
ハウジング58には、クランク軸52、出力部54、制御部56、遊星歯車機構60、第1のモータ70、ウォームギア76、および、第2のモータ80が設けられる。クランク軸方向において、ハウジング58におけるフロントスプロケットSF側とは反対側には、クランク軸52と同軸に配置された支持部58Aが形成される。支持部58Aは、円筒状に形成される。クランク軸52は、支持部58Aに挿入される。ハウジング58は、クランク軸52を回転可能に支持する。クランク軸52の両端部は、クランク軸方向においてハウジング58から突出する。フロントスプロケットSFは、ハウジング58の側方に配置され、出力部54に連結される。出力部54は、クランク軸52の回転をフロントスプロケットSFに伝達する。
遊星歯車機構60は、クランク軸52の回転を変速して外部に出力する。遊星歯車機構60は、入力体62、出力体64、および、伝達体66を含む。入力体62は、クランク軸52の回転が入力される。出力体64は、回転を外部に出力する。伝達体66は、入力体62と出力体64との回転比を制御可能である。出力体64および伝達体66は、クランク軸52と同軸に配置される。出力体64は出力部54に連結される。
伝達体66は、複数の軸受68によって支持部58Aに対して回転可能に支持される。伝達体66は、クランク軸52に回転可能に支持されていてもよい。伝達体66は、サンギア66Aおよび第1のギア66Bを含む。好ましくは、伝達体66は、サンギア66Aおよび第1のギア66Bを含む単一の物体である。サンギア66Aおよび第1のギア66Bは、円筒形状に形成されている。サンギア66Aが配置される位置は、第1のギア66Bに関してクランク軸方向においてフロントスプロケットSF側の位置である。第1のギア66Bは、クランク軸方向において出力体64に関してフロントスプロケットSF側とは反対側の位置に配置されている。第1のギア66Bは、ウォームギア76と噛み合うウォームホイールである。別の例では、サンギア66Aおよび第1のギア66Bは、別体に形成され、互いに連結されることによって伝達体26が構成されてもよい。第1のギア66Bの外径と、サンギア66Aの外径とは同径としてもよい。サンギア66Aは、スパーギアであってもよく、ヘリカルギアであってもよい。サンギア66Aをヘリカルギアで形成する場合、第1のギア66Bの外径と、サンギア66Aの外径とを同径に形成して、サンギア66Aと歯と、第1のギア66Bと歯とを連続するように形成してもよい。
出力体64は、リングギア64Aを含む。リングギア64AにおいてフロントスプロケットSF側の端部には、出力部54が連結される。出力部54は、筒形に形成され、クランク軸12に同軸に設けられる。出力部54は、ベアリングを介してハウジング58に支持されている。フロントスプロケットSFは、第1の実施形態と同様に出力部54に取り付けられる。このように、ドライブユニット50は、出力体64と連結され、フロントスプロケットSFを取り付け可能な出力部54をさらに含む。サンギア66Aがスパーギアの場合、リングギア64Aおよびプラネタリギア62Aもスパーギアで形成され、サンギア66Aがヘリカルギアの場合、リングギア64Aおよびプラネタリギア62Aもヘリカルギアによって構成される。
入力体62は、プラネタリギア62Aと、プラネタリギア62Aと連結されるキャリア62Bと、プラネタリピン62Cとを含む。プラネタリギア62Aは、リングギア64Aおよびサンギア66Aと噛み合う。キャリア62Bは、プラネタリギア62Aと連結される。プラネタリギア62Aの個数は、任意の設定事項である。図5に示される例では、入力体62は、3個のプラネタリギア62Aを含むが、プラネタリギア62Aの個数は、1または複数とすることができる。
プラネタリピン62Cは、プラネタリギア62Aおよびキャリア62Bに挿入され、プラネタリギア62Aとキャリア62Bとを連結する。プラネタリピン62Cの両端部は、クランク軸方向においてプラネタリギア62Aから突出し、キャリア62Bによって支持される。プラネタリギア62Aおよびプラネタリピン62Cの支持構造は、複数の形態のいずれかを取り得る。第1の形態では、プラネタリピン62Cはキャリア62Bに対して回転可能であり、プラネタリギア62Aはプラネタリピン62Cに対して回転不能である。第2の形態では、プラネタリピン62Cはキャリア62Bに対して回転不能であり、プラネタリギア62Aはプラネタリピン62Cに対して回転可能である。第3の形態では、プラネタリピン62Cはキャリア62Bに対して回転可能であり、プラネタリギア62Aがプラネタリピン62Cに対して回転可能である。
プラネタリギア62Aは、大ギア62Dおよび小ギア62Eを含む。大ギア62Dの歯数は、小ギア62Eの歯数よりも多い。大ギア62Dは、サンギア66Aと噛み合う。小ギア62Eは、リングギア64Aと噛み合う。別の例では、プラネタリギア62Aは、サンギア26Aおよびリングギア22Aと噛み合う1つのギアだけを含んでいてもよい。
キャリア62Bは、クランク軸52と同軸に配置される。キャリア62Bは、各プラネタリギア62Aがサンギア66Aのまわりで公転することによって回転する。キャリア62Bは、第1のキャリア62Fおよび第2のキャリア62Gを含む。第1のキャリア62Fおよび第2のキャリア62Gは、個別の物体である。第1のキャリア62Fと第2のキャリア62Gとが固定されることによって、キャリア62Bが構成される。別の例では、キャリア62Bは、第1のキャリア62Fおよび第2のキャリア62Gを含む単一の物体であってもよい。
第1のキャリア62Fは、各プラネタリピン62Cの一方の端部を支持する。第2のキャリア62Gは、各プラネタリピン62Cの他方の端部を支持する。プラネタリピン62Cの一方の端部は、プラネタリピン62Cの他方の端部よりもフロントスプロケットSFから遠い位置に配置されている。
第2のキャリア62Gの外周部には、第2のギア62Hが形成される。すなわち、入力体62は、第2のキャリア62Gおよび第2のギア62Hを含む単一の物体を含む。別の例では、第2のギア62Hおよび第2のキャリア62Gは、個別の部材として設けられ、互いに連結されることによって入力体62が構成されてもよい。
第1のモータ70および第2のモータ80は、ハウジング58に取り付けられる。第1のモータ70は、伝達体66に回転を伝達可能である。第2のモータ80は、クランク軸52に与えられる人力駆動力をアシストする。第1のモータ70および第2のモータ80の型式は、インナーロータ型のモータである。一例では、第1のモータ70および第2のモータ80は、3相のブラシレスモータである。第1のモータ70および第2のモータ80の型式および種類は、任意に変更可能である。第1のモータ70および第2のモータ80の少なくとも一方は、アウターロータ型のモータであってもよい。
図4および図6に示されるように、第1のモータ70の出力軸72の軸線J1に沿う方向と、クランク軸52の軸線JCに沿う方向とは互いに異なる。好ましくは、第1のモータ70の出力軸72の軸線J1に沿う方向と、クランク軸52の軸線JCに沿う方向とは投影面上で直交する。第2のモータ80の出力軸82の軸線J2に沿う方向と、クランク軸52の軸線JCに沿う方向とは平行である。第1のモータ70の出力軸72の軸線J1に沿う方向と、第2のモータ80の出力軸82の軸線J2に沿う方向とは投影面上で直交する。このように、第1のモータ70の出力軸72の軸線J1に沿う方向と、第2のモータ80の出力軸82の軸線J2に沿う方向とは互いに異なる。これらの方向の関係は、任意に変更可能である。第1のモータ70の出力軸72の軸線J1に沿う方向と、第2のモータ80の出力軸82の軸線J2に沿う方向とは投影面上で直交または交差しなくてもよい。
第1のモータ70は、ウォームギア76を介して伝達体66を回転させる。第1のモータ70は、自転車の変速比を決める遊星歯車機構60の変速比を変更する。遊星歯車機構60の変速比は、遊星歯車機構60に入力された回転速度に対する遊星歯車機構60から出力された回転速度によって規定される。
ウォームギア76は、第1のモータ70と伝達体66との間の回転の伝達経路上に設けられる。好ましくは、ウォームギア76は、第1のモータ70の出力軸72に設けられる。図4に示されるように、ウォームギア76は、クランク軸52に沿う方向において、入力体62および出力体64と異なる位置に配置される。一例では、ウォームギア76が配置されるクランク軸方向の位置は、リングギア64A、プラネタリギア62A、キャリア62B、および、第2のギア62HよりもフロントスプロケットSF側とは反対側の位置である。ウォームギア76は、クランク軸12の径方向において、第2のギア62Hとは異なる位置に配置される。一例では、ウォームギア76は、クランク軸12の径方向において、第2のギア62Hよりも内側、かつ、サンギア26Aよりも外側に配置される。
ウォームギア76の摩擦角は、ウォームギア76の進み角(ねじり角)以上である。これによって、第1のギア66Bとウォームギア76との噛み合いによって、第1のギア66Bの回転をウォームギア76に伝達してもウォームギア76が回転しない。ウォームギア76および出力軸72は、単一の物体であってもよく、出力軸72およびウォームギア76は、個別に形成され、継手等によって連結されていてもよい。
図6に示されるように、第1のモータ70のハウジング74は、クランク軸12の径方向において、キャリア62Bよりも外側に配置される。ハウジング74は、その一部が、出力軸72の軸線J1に平行な方向において、伝達体66と入力体62とに重なる位置に配置される。
図4に示されるように、第2のモータ80の出力軸82が配置される位置は、径方向においてウォームギア76よりもクランク軸52から離れた位置である。ドライブユニット50は、スパーギア84をさらに含む。スパーギア84は、第2のモータ80の出力軸82に設けられる。スパーギア84は、第2のモータ80の出力軸82とは、個別の物体に形成されて、出力軸82に固定されていてもよく、出力軸82と同一の物体であってもよい。スパーギア84は、第2のギア62Hと噛み合う。スパーギア84および第2のギア62Hは、第2のモータ80からキャリア62Bにトルクを伝達する。
制御部56は、ハウジング58のうち、クランク軸方向において遊星歯車機構60、第1のモータ70、および、第2のモータ80よりもフロントスプロケットSF側の位置に配置されている。制御部56は、第1の実施形態の制御部16と同様の構成および制御であり、第1のモータ30に代えて第1のモータ70を制御し、第2のモータ40に代えて第2のモータ80を制御する。
図4および図5を参照して、ドライブユニット50の変速動作について説明する。ドライブユニット50のアシスト動作は、ドライブユニット10のアシスト動作と同様である。図5の模式図では、便宜上、キャリア62Bを三角形によって示しているが、実際のキャリア62Bの形状は図6に示すとおり異なる。クランク軸52の第1の回転方向および第2の回転方向は、第1の実施形態のクランク軸12の第1の回転方向および第2の回転方向と同様である。
制御部56は、遊星歯車機構60の変速比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52の回転に対する出力部54の回転の比率が所定の比率となるように第1のモータ70の回転速度を制御する。例えば遊星歯車機構60の変速比を大きくするための操作信号が入力されたとき、制御部56は、サンギア66Aが第2の回転方向(図5参照)に回転するように第1のモータ70を駆動する。その結果、図5に示されるように、サンギア66Aが回転しない場合と比較して、プラネタリギア62Aの自転速度が高くなるため、キャリア62Bの回転速度が高くなり、遊星歯車機構60の変速比が大きくなる。制御部56は、サンギア66Aの回転速度に応じて遊星歯車機構60の変速比を無段階に変更する。別の例では、サンギア66Aの回転速度を段階的に変更することによって遊星歯車機構60の変速比を段階的に変更してもよい。
制御部56は、遊星歯車機構60に固有の変速比で変速されるときは、第1のモータ70への電力の供給を停止する。第1のモータ70への電力の供給が停止している場合、ウォームギア76と第1のギア66Bとの噛み合いによって伝達体66の回転が制限される。このため、遊星歯車機構60の変速比が、遊星歯車機構60の各構成要素のギア数に基づく固有の変速比に維持される。遊星歯車機構60は、キャリア62Bが入力体62を構成し、リングギア64Aが出力部54と連結されるため、サンギア66Aが回転しないとき、遊星歯車機構60に入力された回転を増速して出力する。このため、制御部56が第1のモータ70への電力の供給を停止したときの遊星歯車機構60の変速比は「1」以上であり、例えば、「1.2」である。第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果と同様の効果が得られる。
(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。図8〜図11では、便宜上、ドライブユニット10の符号を用いる。
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。図8〜図11では、便宜上、ドライブユニット10の符号を用いる。
・第2の実施形態の第1のモータ70の位置は、任意に変更可能である。図7は、その一例を示す。この例では、第1のモータ70は、クランク軸方向に直交する方向においてリングギア64Aよりも外側に配置される。
・第2の実施形態の第2のモータ80の位置は、任意に変更可能である。図7は、その一例を示す。この例では、第2のモータ80は、クランク軸52と同軸に配置される。キャリア62Bは、内周歯62Iを含む。内周歯62Iは、第2のモータ80の出力軸82に設けられるスパーギア84と噛み合う。
・ドライブユニットの構成は、例えば図8〜図11に示すとおり、任意に変更可能である。図8は、ドライブユニットの構成の第1の例を示している。図8のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がリングギア22Aを含み、出力体24がプラネタリギア24A、キャリア24B、および、第3のギア24Iを含み、伝達体26がサンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む構成である。第3のギア24Iおよびキャリア24Bは、単一の物体である。すなわち、出力体24は、第3のギア24Iおよびキャリア24Bを含む単一の物体を含む。このような遊星歯車機構20の構成によって、クランク軸12の回転がリングギア22Aに入力され、キャリア24Bの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、サンギア26Aが回転しない場合、「1」未満である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は出力体24に接続される。ウォームギア36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Bに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第3のギア24Iと噛み合う。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Bの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからサンギア26Aにトルクが伝達されてもサンギア26Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してサンギア26Aを第2の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図8のドライブユニットの別の例では、キャリア24Bおよび第3のギア24Iは、個別に形成される。個別に形成されたキャリア24Bおよび第3のギア24Iは、互いに組み合わせられることによって出力体24を構成する。
・図9は、ドライブユニットの構成の第2の例を示している。図9のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がプラネタリギア24Aおよびキャリア24Bを含み、出力体24がリングギア22Aおよび第3のギア24Iを含み、伝達体26がサンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む構成である。第3のギア24Iおよびリングギア22Aは、単一の物体である。すなわち、出力体24は、第3のギア24Iおよびリングギア22Aを含む単一の物体を含む。このような遊星歯車機構20の構成によって、クランク軸12の回転がキャリア24Bに入力され、リングギア22Aの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、サンギア26Aが回転しない場合、「1」以上である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は出力体24に接続される。ウォームギア36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Bに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第3のギア24Iと噛み合う。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Bの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからサンギア26Aにトルクが伝達されてもサンギア26Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してサンギア26Aを第2の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図9のドライブユニットの別の例では、第3のギア24Iおよびリングギア22Aは、個別に形成される。個別に形成されたリングギア22Aおよび第3のギア24Iは、互いに組み合わせられることによって出力体24を構成する。
・図10は、ドライブユニットの構成の第3の例を示している。図10のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がサンギア26Aおよび第2のギア22Dを含み、出力体24がプラネタリギア24Aおよびキャリア24Bを含み、伝達体26がリングギア22Aおよび第1のギア26Cを含む構成である。これによって、クランク軸12の回転がサンギア26Aに入力され、キャリア24Bの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、リングギア22Aが回転しない場合、「1」未満である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は入力体22に接続される。ウォームギア36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Cに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第2のギア22Dに連結される。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Cの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからリングギア22Aにトルクが伝達されてもリングギア22Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してリングギア22Aを第1の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図11は、ドライブユニットの構成の第4の例を示している。図11のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がサンギア26Aを含み、出力体24がプラネタリギア24A、キャリア24B、および、第3のギア24Iを含み、伝達体26がリングギア22Aおよび第1のギア26Cを含む構成である。第3のギア24Iおよびキャリア24Bは、単一の物体である。すなわち、出力体24は、第3のギア24Iおよびキャリア24Bを含む単一の物体を含む。このような遊星歯車機構20の構成によって、クランク軸12の回転がサンギア26Aに入力され、キャリア24Bの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、リングギア22Aが回転しない場合、「1」未満である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は出力体24に接続される。ウォームギア36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Cに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第3のギア24Iに噛み合う。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Cの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからリングギア22Aにトルクが伝達されてもリングギア22Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してリングギア22Aを第1の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図11のドライブユニットの別の例では、第3のギア24Iおよびキャリア24Bは、個別に形成される。個別に形成されたキャリア24Bおよび第3のギア24Iは、互いに組み合わせられることによって出力体24を構成する。
・第1の実施形態の第1のモータ30による変速形態は、任意に変更可能である。一例では、第1のモータ30は、サンギア26Aを第1の回転方向に回転させる。この場合、遊星歯車機構20の変速比は、第1のモータ30が停止しているときの変速比よりも小さくなる。なお、第2の実施形態の第1のモータ70による変速形態も同様に変更可能である。
・第1の実施形態の第1のモータ30および第2のモータ40の位置は、任意に変更可能である。一例では、第1のモータ30および第2のモータ40の少なくとも一方は、ハウジング18の外部に設けられる。なお、第2の実施形態の第1のモータ70および第2のモータ80の位置も同様に変更可能である。
・第1の実施形態のドライブユニット10は、第2のモータ40を含まない形態を取り得る。この場合、ドライブユニット10は、第2のギア22Bを省略できる。なお、第2の実施形態のドライブユニット50も同様に変更可能である。
・第1の実施形態のドライブユニット10は、クランク軸12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12がドライブユニット10に設けられる。なお、第2の実施形態のドライブユニット50も同様に変更可能である。
・第1の実施形態において、第1のモータ30の出力軸32と、伝達体26との間の伝達経路に、ウォームギア36の他に、1または複数の歯車を設け、出力軸32の回転を減速させて、入力体22に伝達する構成としてもよい。なお、第2の実施形態のドライブユニット50も同様に変更可能である。
・第1の実施形態において、第2のモータ40の出力軸42と、入力体22または出力体24との間には、スパーギア44の他に、1または複数の歯車を設け、出力軸42の回転を減速させて、入力体22または出力体24に伝達してもよい。なお、第2の実施形態のドライブユニット50も同様に変更可能である。
10,50…ドライブユニット(自転車用ドライブユニット)、12,52…クランク軸、14,54…出力部、20,60…遊星歯車機構、22,62…入力体、22A…リングギア、62A…プラネタリギア、22B,62H…第2のギア、22D…第2のギア、62B…キャリア、24,64…出力体、24A…プラネタリギア、24I…第3のギア、24B…キャリア、64A…リングギア、26,66…伝達体、26A,66A…サンギア、26B,66B…第1のギア、26C…第1のギア、26D…プラネタリギア、30,70…第1のモータ、32,72…出力軸、36,76…ウォームギア、40,80…第2のモータ、42,82…出力軸、44,84…スパーギア、SF…フロントスプロケット、J1…第1のモータの出力軸の軸線、J2…第2のモータの出力軸の軸線、JC…クランク軸の軸線。
〔1〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの一形態は、クランク軸の回転が入力される入力体、回転を外部に出力する出力体、および、前記入力体と前記出力体との回転比を制御可能な伝達体を含む遊星歯車機構と、前記伝達体に回転を伝達可能な第1のモータと、前記第1のモータと前記伝達体との間の回転の伝達経路上に設けられるウォームとを含む。
〔2〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記伝達体は、第1のギアを含み、前記ウォームは、前記第1のモータの出力軸に設けられ、前記第1のギアと噛み合う。
〔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、第2のギアを含み、前記自転車用ドライブユニットは、前記第2のギアと噛み合うスパーギアをさらに含み、前記スパーギアは、前記第2のモータの出力軸に設けられる。
〔10〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記出力体は、第3のギアを含み、前記自転車用ドライブユニットは、前記第3のギアと噛み合うスパーギアをさらに含み、前記スパーギアは、前記第2のモータの出力軸に設けられる。
〔17〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ウォームは、前記クランク軸の軸線に沿う方向において、前記入力体および前記出力体の少なくとも一方と異なる位置に配置される。
〔18〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記ウォームの摩擦角は、前記ウォームの進み角以上である。
〔19〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータは、インナーロータ型のモータである。
〔19〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記第1のモータは、インナーロータ型のモータである。
ドライブユニット10は、遊星歯車機構20、第1のモータ30、および、ウォーム36を含む。ドライブユニット10は、好ましくは、クランク軸12、第2のモータ40、出力部14、制御部16、および、ハウジング18をさらに含む。
ハウジング18には、クランク軸12、出力部14、制御部16、遊星歯車機構20、第1のモータ30、ウォーム36、および、第2のモータ40が設けられる。クランク軸12の両端部は、ハウジング18から突出する。ハウジング18は、クランク軸12を回転可能に支持する。自転車のフロントスプロケットSFは、ハウジング18の側方に配置され、出力部14に連結される。出力部14は、クランク軸12の回転をフロントスプロケットSFに伝達する。
伝達体26は、サンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む。好ましくは、伝達体26は、サンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む単一の物体である。サンギア26Aおよび第1のギア26Bは、円筒形状に形成されている。サンギア26Aが配置される位置は、クランク軸12の軸線JCに沿う方向(以下、「クランク軸方向」)において、第1のギア26Bに関してフロントスプロケットSF側とは反対側の位置である。第1のギア26Bは、ウォーム36と噛み合うウォームホイールである。第1のギア26Bの一部は、入力体22よりもフロントスプロケットSF側に突出する。第1のギア26Bの外径は、サンギア26Aの外径よりも大きい。別の例では、サンギア26Aおよび第1のギア26Bは、別体に形成され、互いに連結されることによって伝達体26が構成されてもよい。第1のギア26Bの外径と、サンギア26Aの外径とは同径としてもよい。サンギア26Aは、スパーギアであってもよく、ヘリカルギアであってもよい。第1のギア26Bの外径と、サンギア26Aの外径とを同径に形成する場合、サンギア26Aの歯と、第1のギア26Bの歯とを連続するように形成してもよい。
入力体22は、リングギア22Aおよび第2のギア22Bを含む。好ましくは、入力体22は、リングギア22Aおよび第2のギア22Bを含む単一の物体である。リングギア22Aおよび第2のギア22Bは、円筒形状に形成されている。入力体22はクランク軸12と連結される。入力体22は、クランク軸12に連結される連結部22Cを含む。連結部22Cは、リングギア22Aおよび第2のギア22Bと一体に形成されている。入力体22とクランク軸12との連結構造は、複数の形態のいずれかを取り得る。第1の形態では、クランク軸12の外周に設けられるスプラインと入力体22の内周に設けられるスプラインとが嵌合する。第2の形態では、クランク軸12が入力体22の内周に圧入される。第2のギア22Bは、入力体22の外周部に形成されている。別の例では、リングギア22Aおよび第2のギア22Bは、別体で形成されて、互いに連結されることによって入力体22が構成されてもよい。サンギア26Aがスパーギアの場合、リングギア22Aおよび後述するプラネタリギア24Aもスパーギアで形成され、サンギア26Aがヘリカルギアの場合、リングギア22Aおよびプラネタリギア24Aもヘリカルギアによって構成される。
第1のモータ30は、ウォーム36を介して伝達体26を回転させる。第1のモータ30は、自転車の変速比を決める遊星歯車機構20の変速比を変更する。遊星歯車機構20の変速比は、遊星歯車機構20に入力された回転速度に対する遊星歯車機構20から出力された回転速度の比率によって規定される。
ウォーム36は、第1のモータ30と伝達体26との間の回転の伝達経路上に設けられる。好ましくは、ウォーム36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられる。図1に示されるように、ウォーム36は、クランク軸方向において、入力体22と異なる位置に配置される。一例では、ウォーム36が配置されるクランク軸方向の位置は、リングギア22A、第2のギア22B、および、複数のプラネタリギア24AよりもフロントスプロケットSF側の位置である。ウォーム36は、クランク軸12の径方向において第2のギア22Bと異なる位置に配置される。一例では、ウォーム36は、クランク軸12の径方向において、第2のギア22Bよりも内側、かつ、サンギア26Aよりも外側に配置される。
ウォーム36の摩擦角は、ウォーム36の進み角(ねじり角)以上である。このため、第1のギア26Bに回転が入力されても第1のギア26Bとウォーム36との噛み合いによって第1のギア26Bが実質的に回転しない。ウォーム36および出力軸32は、単一の物体であってもよく、出力軸32およびウォーム36は、個別に構成され、継手等によって連結されていてもよい。
図1に示されるように、第2のモータ40の出力軸42が配置される位置は、径方向においてウォーム36よりもクランク軸12から離れた位置である。ドライブユニット10は、スパーギア44をさらに含む。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられる。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42とは個別の物体に形成されて、出力軸42に固定されていてもよく、出力軸42と同一の物体であってもよい。スパーギア44は、第2のギア22Bと噛み合う。スパーギア44および第2のギア22Bは、第2のモータ40からリングギア22Aにトルクを伝達する。
制御部16は、遊星歯車機構20の変速比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12の回転速度に対する出力部14の回転速度の比率が所定の比率となるように第1のモータ30の回転速度を制御する。例えば遊星歯車機構20の変速比を大きくするための操作信号が入力されたとき、制御部16は、サンギア26Aが第2の回転方向(図2参照)に回転するように第1のモータ30を駆動する。その結果、サンギア26Aが回転しない場合と比較して、プラネタリギア24Aの自転速度が高くなるため、キャリア24Bの回転速度が高くなり、遊星歯車機構20の変速比が大きくなる。制御部16は、サンギア26Aの回転速度を変更することによって遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更する。
制御部16は、遊星歯車機構20に固有の変速比で変速させるときは、第1のモータ30への電力の供給を停止する。第1のモータ30への電力の供給が停止している場合、ウォーム36と第1のギア26Bとの噛み合いによって伝達体26の回転が制限される。このため、遊星歯車機構20の変速比が、遊星歯車機構20の各構成要素のギア数に基づく固有の変速比に維持される。
制御部16は、人力駆動力に応じた信号が入力されると、人力駆動力によるトルクに対する第2のモータ40の出力トルクの比率が所定の比率となるように第2のモータ40を制御する。その結果、第2のモータ40のトルクがリングギア22Aを介してキャリア24Bに伝達され、そのトルクとクランク軸12から入力されたトルクとが合成され、出力部14を介してフロントスプロケットSFに伝達される。制御部16は、アシスト力を変更するための操作信号が入力されると、人力駆動力によるトルクに対する第2のモータ40の出力トルクの比率を変更して、第2のモータ40を制御する。
第1の実施形態によれば、以下の作用および効果が得られる。
(1)ドライブユニット10は、遊星歯車機構20と第1のモータ30との回転の伝達経路上に設けられるウォーム36を含む。この構成によれば、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合、ウォーム36と第1のギア26Bとの噛み合いによって、伝達体26の回転が制限される。このため、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合に遊星歯車機構20のうちの第1のモータ30に接続される部分に要望されない動作が生じにくい。
(1)ドライブユニット10は、遊星歯車機構20と第1のモータ30との回転の伝達経路上に設けられるウォーム36を含む。この構成によれば、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合、ウォーム36と第1のギア26Bとの噛み合いによって、伝達体26の回転が制限される。このため、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合に遊星歯車機構20のうちの第1のモータ30に接続される部分に要望されない動作が生じにくい。
(2)ドライブユニット10は、第2のモータ40の出力軸42に設けられるスパーギア44を含む。この構成によれば、第2のモータ40の出力軸42にウォームが設けられる構成と比較して、第2のモータ40と第2のギア22Bとの間の伝達効率が高くなる。
(3)ウォーム36の摩擦角は、ウォーム36の進み角以上である。この構成によれば、クランク軸12に人力駆動力が入力された場合に遊星歯車機構20のうちの第1のモータ30に接続される部分に要望されない動作が一層生じにくい。
(第2の実施形態)
図4〜図6を参照して、第2の実施形態のドライブユニット50について説明する。
図4に示されるように、ドライブユニット50は、遊星歯車機構60、第1のモータ70、および、ウォーム76を含む。ドライブユニット50は、好ましくは、クランク軸52、第2のモータ80、出力部54、制御部56、および、ハウジング58をさらに含む。
図4〜図6を参照して、第2の実施形態のドライブユニット50について説明する。
図4に示されるように、ドライブユニット50は、遊星歯車機構60、第1のモータ70、および、ウォーム76を含む。ドライブユニット50は、好ましくは、クランク軸52、第2のモータ80、出力部54、制御部56、および、ハウジング58をさらに含む。
ハウジング58には、クランク軸52、出力部54、制御部56、遊星歯車機構60、第1のモータ70、ウォーム76、および、第2のモータ80が設けられる。クランク軸方向において、ハウジング58におけるフロントスプロケットSF側とは反対側には、クランク軸52と同軸に配置された支持部58Aが形成される。支持部58Aは、円筒状に形成される。クランク軸52は、支持部58Aに挿入される。ハウジング58は、クランク軸52を回転可能に支持する。クランク軸52の両端部は、クランク軸方向においてハウジング58から突出する。フロントスプロケットSFは、ハウジング58の側方に配置され、出力部54に連結される。出力部54は、クランク軸52の回転をフロントス
プロケットSFに伝達する。
プロケットSFに伝達する。
伝達体66は、複数の軸受68によって支持部58Aに対して回転可能に支持される。伝達体66は、クランク軸52に回転可能に支持されていてもよい。伝達体66は、サンギア66Aおよび第1のギア66Bを含む。好ましくは、伝達体66は、サンギア66Aおよび第1のギア66Bを含む単一の物体である。サンギア66Aおよび第1のギア66Bは、円筒形状に形成されている。サンギア66Aが配置される位置は、第1のギア66Bに関してクランク軸方向においてフロントスプロケットSF側の位置である。第1のギア66Bは、クランク軸方向において出力体64に関してフロントスプロケットSF側とは反対側の位置に配置されている。第1のギア66Bは、ウォーム76と噛み合うウォームホイールである。別の例では、サンギア66Aおよび第1のギア66Bは、別体に形成され、互いに連結されることによって伝達体66が構成されてもよい。第1のギア66Bの外径と、サンギア66Aの外径とは同径としてもよい。サンギア66Aは、スパーギアであってもよく、ヘリカルギアであってもよい。サンギア66Aをヘリカルギアで形成する場合、第1のギア66Bの外径と、サンギア66Aの外径とを同径に形成して、サンギア66Aの歯と、第1のギア66Bの歯とを連続するように形成してもよい。
出力体64は、リングギア64Aを含む。リングギア64AにおいてフロントスプロケットSF側の端部には、出力部54が連結される。出力部54は、筒形に形成され、クランク軸52に同軸に設けられる。出力部54は、ベアリングを介してハウジング58に支持されている。フロントスプロケットSFは、第1の実施形態と同様に出力部54に取り付けられる。このように、ドライブユニット50は、出力体64と連結され、フロントスプロケットSFを取り付け可能な出力部54をさらに含む。サンギア66Aがスパーギアの場合、リングギア64Aおよびプラネタリギア62Aもスパーギアで形成され、サンギア66Aがヘリカルギアの場合、リングギア64Aおよびプラネタリギア62Aもヘリカルギアによって構成される。
プラネタリギア62Aは、大ギア62Dおよび小ギア62Eを含む。大ギア62Dの歯数は、小ギア62Eの歯数よりも多い。大ギア62Dは、サンギア66Aと噛み合う。小ギア62Eは、リングギア64Aと噛み合う。別の例では、プラネタリギア62Aは、サンギア66Aおよびリングギア64Aと噛み合う1つのギアだけを含んでいてもよい。
第1のモータ70は、ウォーム76を介して伝達体66を回転させる。第1のモータ70は、自転車の変速比を決める遊星歯車機構60の変速比を変更する。遊星歯車機構60の変速比は、遊星歯車機構60に入力された回転速度に対する遊星歯車機構60から出力された回転速度によって規定される。
ウォーム76は、第1のモータ70と伝達体66との間の回転の伝達経路上に設け
られる。好ましくは、ウォーム76は、第1のモータ70の出力軸72に設けられる。図4に示されるように、ウォーム76は、クランク軸52に沿う方向において、入力体62および出力体64と異なる位置に配置される。一例では、ウォーム76が配置されるクランク軸方向の位置は、リングギア64A、プラネタリギア62A、キャリア62B、および、第2のギア62HよりもフロントスプロケットSF側とは反対側の位置である。ウォーム76は、クランク軸52の径方向において、第2のギア62Hとは異なる位置に配置される。一例では、ウォーム76は、クランク軸52の径方向において、第2のギア62Hよりも内側、かつ、サンギア66Aよりも外側に配置される。
られる。好ましくは、ウォーム76は、第1のモータ70の出力軸72に設けられる。図4に示されるように、ウォーム76は、クランク軸52に沿う方向において、入力体62および出力体64と異なる位置に配置される。一例では、ウォーム76が配置されるクランク軸方向の位置は、リングギア64A、プラネタリギア62A、キャリア62B、および、第2のギア62HよりもフロントスプロケットSF側とは反対側の位置である。ウォーム76は、クランク軸52の径方向において、第2のギア62Hとは異なる位置に配置される。一例では、ウォーム76は、クランク軸52の径方向において、第2のギア62Hよりも内側、かつ、サンギア66Aよりも外側に配置される。
ウォーム76の摩擦角は、ウォーム76の進み角(ねじり角)以上である。これによって、第1のギア66Bとウォーム76との噛み合いによって、第1のギア66Bの回転をウォーム76に伝達してもウォーム76が回転しない。ウォーム76および出力軸72は、単一の物体であってもよく、出力軸72およびウォーム76は、個別に形成され、継手等によって連結されていてもよい。
図6に示されるように、第1のモータ70のハウジング74は、クランク軸52の径方向において、キャリア62Bよりも外側に配置される。ハウジング74は、その一部が、出力軸72の軸線J1に平行な方向において、伝達体66と入力体62とに重なる位置に配置される。
図4に示されるように、第2のモータ80の出力軸82が配置される位置は、径方向においてウォーム76よりもクランク軸52から離れた位置である。ドライブユニット50は、スパーギア84をさらに含む。スパーギア84は、第2のモータ80の出力軸82に設けられる。スパーギア84は、第2のモータ80の出力軸82とは、個別の物体に形成されて、出力軸82に固定されていてもよく、出力軸82と同一の物体であってもよい。スパーギア84は、第2のギア62Hと噛み合う。スパーギア84および第2のギア62Hは、第2のモータ80からキャリア62Bにトルクを伝達する。
制御部56は、遊星歯車機構60の変速比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52の回転速度に対する出力部54の回転速度の比率が所定の比率となるように第1のモータ70の回転速度を制御する。例えば遊星歯車機構60の変速比を大きくするための操作信号が入力されたとき、制御部56は、サンギア66Aが第2の回転方向(図5参照)に回転するように第1のモータ70を駆動する。その結果、図5に示されるように、サンギア66Aが回転しない場合と比較して、プラネタリギア62Aの自転速度が高くなるため、キャリア62Bの回転速度が高くなり、遊星歯車機構60の変速比が大きくなる。制御部56は、サンギア66Aの回転速度に応じて遊星歯車機構60の変速比を無段階に変更する。別の例では、サンギア66Aの回転速度を段階的に変更することによって遊星歯車機構60の変速比を段階的に変更してもよい。
制御部56は、遊星歯車機構60に固有の変速比で変速されるときは、第1のモータ70への電力の供給を停止する。第1のモータ70への電力の供給が停止している場合、ウォーム76と第1のギア66Bとの噛み合いによって伝達体66の回転が制限される。このため、遊星歯車機構60の変速比が、遊星歯車機構60の各構成要素のギア数に基づく固有の変速比に維持される。遊星歯車機構60は、キャリア62Bが入力体62を構成し、リングギア64Aが出力部54と連結されるため、サンギア66Aが回転しないとき、遊星歯車機構60に入力された回転を増速して出力する。このため、制御部56が第1のモータ70への電力の供給を停止したときの遊星歯車機構60の変速比は「1」以上であり、例えば、「1.2」である。第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果と同様の効果が得られる。
・ドライブユニットの構成は、例えば図8〜図11に示すとおり、任意に変更可能である。図8は、ドライブユニットの構成の第1の例を示している。図8のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がリングギア22Aを含み、出力体24がプラネタリギア24A、キャリア24B、および、第3のギア24Iを含み、伝達体26がサンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む構成である。第3のギア24Iおよびキャリア24Bは、単一の物体である。すなわち、出力体24は、第3のギア24Iおよびキャリア24Bを含む単一の物体を含む。このような遊星歯車機構20の構成によって、クランク軸12の回転がリングギア22Aに入力され、キャリア24Bの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、サンギア26Aが回転しない場合、「1」未満である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は出力体24に接続される。ウォーム36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Bに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第3のギア24Iと噛み合う。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Bの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからサンギア26Aにトルクが伝達されてもサンギア26Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してサンギア26Aを第2の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図9は、ドライブユニットの構成の第2の例を示している。図9のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がプラネタリギア24Aおよびキャリア24Bを含み、出力体24がリングギア22Aおよび第3のギア24Iを含み、伝達体26がサンギア26Aおよび第1のギア26Bを含む構成である。第3のギア24Iおよびリングギア22Aは、単一の物体である。すなわち、出力体24は、第3のギア24Iおよびリングギア22Aを含む単一の物体を含む。このような遊星歯車機構20の構成によって、クランク軸12の回転がキャリア24Bに入力され、リングギア22Aの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、サンギア26Aが回転しない場合、「1」以上である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は出力体24に接続される。ウォーム36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Bに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第3のギア24Iと噛み合う。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Bの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからサンギア26Aにトルクが伝達されてもサンギア26Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してサンギア26Aを第2の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図10は、ドライブユニットの構成の第3の例を示している。図10のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がサンギア26Aおよび第2のギア22Dを含み、出力体24がプラネタリギア24Aおよびキャリア24Bを含み、伝達体26がリングギア22Aおよび第1のギア26Cを含む構成である。これによって、クランク軸12の回転がサンギア26Aに入力され、キャリア24Bの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、リングギア22Aが回転しない場合、「1」未満である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は入力体22に接続される。ウォーム36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Cに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第2のギア22Dに連結される。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Cの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからリングギア22Aにトルクが伝達されてもリングギア22Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してリングギア22Aを第1の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・図11は、ドライブユニットの構成の第4の例を示している。図11のドライブユニットの遊星歯車機構20は、入力体22がサンギア26Aを含み、出力体24がプラネタリギア24A、キャリア24B、および、第3のギア24Iを含み、伝達体26がリングギア22Aおよび第1のギア26Cを含む構成である。第3のギア24Iおよびキャリア24Bは、単一の物体である。すなわち、出力体24は、第3のギア24Iおよびキャリア24Bを含む単一の物体を含む。このような遊星歯車機構20の構成によって、クランク軸12の回転がサンギア26Aに入力され、キャリア24Bの回転が出力部14を介してフロントスプロケットSFに出力される。遊星歯車機構20の変速比は、リングギア22Aが回転しない場合、「1」未満である。第1のモータ30は伝達体26に接続され、第2のモータ40は出力体24に接続される。ウォーム36は、第1のモータ30の出力軸32に設けられ、第1のギア26Cに連結される。スパーギア44は、第2のモータ40の出力軸42に設けられ、第3のギア24Iに噛み合う。これによって、第1のモータ30の駆動が停止したとき、第1のギア26Cの回転が制限されるため、プラネタリギア24Aからリングギア22Aにトルクが伝達されてもリングギア22Aが回転しない。第1のモータ30が駆動してリングギア22Aを第1の回転方向に回転させることによって、第1のモータ30の回転速度に応じて遊星歯車機構20の変速比を無段階に変更できる。
・第1の実施形態において、第1のモータ30の出力軸32と、伝達体26との間の伝達経路に、ウォーム36の他に、1または複数の歯車を設け、出力軸32の回転を減速させて、入力体22に伝達する構成としてもよい。なお、第2の実施形態のドライブユニット50も同様に変更可能である。
10,50…ドライブユニット(自転車用ドライブユニット)、12,52…クランク軸、14,54…出力部、20,60…遊星歯車機構、22,62…入力体、22A…リングギア、62A…プラネタリギア、22B,62H…第2のギア、22D…第2のギア、62B…キャリア、24,64…出力体、24A…プラネタリギア、24I…第3のギア、24B…キャリア、64A…リングギア、26,66…伝達体、26A,66A…サンギア、26B,66B…第1のギア、26C…第1のギア、26D…プラネタリギア、30,70…第1のモータ、32,72…出力軸、36,76…ウォーム、40,80…第2のモータ、42,82…出力軸、44,84…スパーギア、SF…フロントスプロケット、J1…第1のモータの出力軸の軸線、J2…第2のモータの出力軸の軸線、JC…クランク軸の軸線。
Claims (21)
- クランク軸の回転が入力される入力体、回転を外部に出力する出力体、および、前記入力体と前記出力体との回転比を制御可能な伝達体を含む遊星歯車機構と、
前記伝達体に回転を伝達可能な第1のモータと、
前記第1のモータと前記伝達体との間の回転の伝達経路上に設けられるウォームギアとを含む、自転車用ドライブユニット。 - 前記伝達体は、第1のギアを含み、
前記ウォームギアは、前記第1のモータの出力軸に設けられ、前記第1のギアと噛み合う、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、リングギアを含み、
前記出力体は、前記リング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と連結されるキャリアを含み、
前記伝達体は、前記プラネタリギアと噛み合うサンギアを含む、請求項1または2に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記入力体は、プラネタリギア、および、前記プラネタリギアと連結されるキャリアを含み、
前記出力体は、前記プラネタリギアと噛み合うリングギアを含み、
前記伝達体は、前記プラネタリギアと噛み合うサンギアを含む、請求項1または2に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記伝達体は、前記第1のギアおよび前記サンギアを含む単一の物体である、請求項2を引用する請求項3または4に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記クランク軸に与えられる人力駆動力をアシストする第2のモータをさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記入力体は、第2のギアを含み、
前記第2のモータの出力軸に設けられ、前記第2のギアと噛み合うスパーギアをさらに含む、請求項6に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記入力体は、前記第2のギアおよび前記リングギアを含む単一の物体である、請求項3を引用する請求項7に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記入力体は、前記第2のギアおよび前記キャリアを含む単一の物体を含む、請求項4を引用する請求項7に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記出力体は、第3のギアを含み、
前記第2のモータの出力軸に設けられ、前記第3のギアと噛み合うスパーギアをさらに含む、請求項6に記載の自転車用ドライブユニット。 - 前記出力体は、前記第3のギアおよび前記キャリアを含む単一の物体を含む、請求項3を引用する請求項10に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記出力体は、前記第3のギアおよび前記リングギアを含む単一の物体である、請求項4を引用する請求項10に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記第2のモータの出力軸の軸線に沿う方向とが互いに異なる、請求項6〜12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のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記第2のモータの出力軸の軸線に沿う方向とが投影面上で直交する、請求項13に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記第1のモータの出力軸の軸線に沿う方向と、前記クランク軸の軸線に沿う方向とが投影面上で直交する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記伝達体は、前記クランク軸と同軸に配置される、請求項1〜15のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記ウォームギアは、前記クランク軸の軸線に沿う方向において、前記入力体および前記出力体の少なくとも一方と異なる位置に配置される、請求項1〜16のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニット。
- 前記ウォームギアの摩擦角は、前記ウォームギアの進み角以上である、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。
- 前記第1のモータは、インナーロータ型のモータである、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。
- 前記出力体と連結され、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含む、請求項1〜19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含む、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。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015223962A JP2017088092A (ja) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 自転車用ドライブユニット |
US15/240,683 US20170137088A1 (en) | 2015-11-16 | 2016-08-18 | Bicycle drive unit |
CN201610831401.0A CN107054543A (zh) | 2015-11-16 | 2016-09-19 | 自行车用驱动单元 |
DE102016121855.3A DE102016121855A1 (de) | 2015-11-16 | 2016-11-15 | Fahrradantriebseinheit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015223962A JP2017088092A (ja) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 自転車用ドライブユニット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017088092A true JP2017088092A (ja) | 2017-05-25 |
Family
ID=58640493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015223962A Withdrawn JP2017088092A (ja) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 自転車用ドライブユニット |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170137088A1 (ja) |
JP (1) | JP2017088092A (ja) |
CN (1) | CN107054543A (ja) |
DE (1) | DE102016121855A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017124332A (ja) * | 2017-04-27 | 2017-07-20 | 株式会社三共 | 遊技機 |
JP2017124330A (ja) * | 2017-04-27 | 2017-07-20 | 株式会社三共 | 遊技機 |
WO2020260773A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | Revonte Oy | Power unit and method |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4368487A2 (en) * | 2016-12-23 | 2024-05-15 | intuEdrive BV | Hybrid powertrain for a pedal vehicle and control unit therefor |
IT201700062839A1 (it) * | 2017-06-08 | 2018-12-08 | Sergio Capraro | Un veicolo |
JP6929721B2 (ja) * | 2017-07-10 | 2021-09-01 | 株式会社シマノ | 自転車用制御装置、自転車用制御装置を含む電動補助ユニット、自転車用制御装置を含むサスペンション、および、自転車用制御装置を含むアジャスタブルシートポスト |
CN108050209A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-18 | 徐光中 | 含复合行星齿轮的多级齿轮减速电机 |
KR101961589B1 (ko) * | 2018-03-08 | 2019-03-22 | 손순영 | 변속모터와 유성기어 메카니즘을 이용한 자전거용 변속장치 |
FR3079810B1 (fr) * | 2018-04-06 | 2022-02-11 | Mavic Sas | Systeme d'assistance electrique pour cycle |
DE102018217883B4 (de) * | 2018-09-25 | 2020-06-04 | Zf Friedrichshafen Ag | Antriebsanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec |
DE102019201812B3 (de) * | 2019-02-12 | 2020-03-19 | Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin | Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung |
DE102019201811B3 (de) * | 2019-02-12 | 2020-03-19 | Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin | Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrrad und Elektrofahrrad mit einer Antriebsvorrichtung |
DE102019006708B4 (de) * | 2019-09-25 | 2023-04-13 | Karlheinz Nicolai | Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb |
DE202019005932U1 (de) | 2019-09-25 | 2023-06-06 | Karlheinz Nicolai | Fahrrad mit elektrischem Hilfsantrieb |
EP3862256A1 (en) * | 2020-02-06 | 2021-08-11 | Illinois Tool Works INC. | Electric bicycle gearbox |
CN111828551B (zh) * | 2020-07-09 | 2021-09-17 | 成都飞亚航空设备应用研究所有限公司 | 适用于机翼折叠***的电动驱动机构 |
DE102020209373A1 (de) | 2020-07-24 | 2022-01-27 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Steuerung einer Antriebsvorrichtung eines Fahrrads, Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad und Fahrrad |
FR3113278B1 (fr) * | 2020-08-06 | 2022-08-26 | Emile Allamand | Dispositif de transmission pour vehicule a propulsion humaine |
DE102021212131B3 (de) | 2021-10-27 | 2022-12-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Elektrisch leistungsverzweigter Fahrradantrieb |
IT202200002573A1 (it) * | 2022-02-11 | 2023-08-11 | Raicam Driveline S R L | Propulsione ibrida a ripartizione di potenza per bicicletta elettrica |
DE102022210892B4 (de) | 2022-10-14 | 2024-05-08 | Zf Friedrichshafen Ag | Antriebseinrichtung für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug und Fahrzeug mit dieser Antriebseinrichtung |
DE102022213149B3 (de) | 2022-12-06 | 2024-02-29 | Zf Friedrichshafen Ag | Steuerungsverfahren einer Antriebseinrichtung für ein zumindest zeitweise durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug und Steuerungsvorrichtung zur Ausführung des Steuerungsverfahrens |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3222120B2 (ja) * | 1991-09-05 | 2001-10-22 | ヤマハ発動機株式会社 | 電動モータ付き自転車 |
CN2767311Y (zh) * | 2004-09-27 | 2006-03-29 | 捷安特(中国)有限公司 | 电动车中置驱动同轴动力组 |
JP5405219B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2014-02-05 | 株式会社シマノ | 自転車用内装変速ハブ |
JP2011068278A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Honda Motor Co Ltd | 電動車両 |
CN102611244B (zh) * | 2011-01-25 | 2015-07-15 | 金碧波 | 电动自行车自动变速电机传动机构 |
BE1020653A4 (fr) | 2012-04-27 | 2014-02-04 | Deleval Arthur | Groupe motopropulseur. |
JP2015223962A (ja) | 2014-05-28 | 2015-12-14 | 株式会社ダイセル | ガス発生器 |
-
2015
- 2015-11-16 JP JP2015223962A patent/JP2017088092A/ja not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-08-18 US US15/240,683 patent/US20170137088A1/en not_active Abandoned
- 2016-09-19 CN CN201610831401.0A patent/CN107054543A/zh active Pending
- 2016-11-15 DE DE102016121855.3A patent/DE102016121855A1/de active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017124332A (ja) * | 2017-04-27 | 2017-07-20 | 株式会社三共 | 遊技機 |
JP2017124330A (ja) * | 2017-04-27 | 2017-07-20 | 株式会社三共 | 遊技機 |
WO2020260773A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | Revonte Oy | Power unit and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102016121855A1 (de) | 2017-05-18 |
CN107054543A (zh) | 2017-08-18 |
US20170137088A1 (en) | 2017-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017088092A (ja) | 自転車用ドライブユニット | |
JP6325430B2 (ja) | 自転車用ドライブユニット | |
US10343746B2 (en) | Drive assembly for a manually driven vehicle with an electric auxiliary drive, method for regulating a drive assembly of this type, and use | |
US8651993B1 (en) | Bicycle drive unit | |
US20170137086A1 (en) | Bicycle drive unit | |
JP4626345B2 (ja) | 車両のステアリング装置 | |
US20080202269A1 (en) | Strain wave reduction gear and variable transmission ratio steering apparatus | |
US9873480B2 (en) | Bicycle drive unit | |
WO2020260773A1 (en) | Power unit and method | |
US9644728B2 (en) | Strain wave device | |
KR101452574B1 (ko) | 차동 기어형 감속기 | |
JP6633696B2 (ja) | 車両駆動装置 | |
JP2004359210A (ja) | 独立型ステアバイワイヤシステムのステアリングアクチュエータ | |
KR20120037898A (ko) | 조립식 양회전 방향 입력 및 고정 회전 방향 출력 전동장치 | |
JP2010144762A (ja) | 駆動力配分装置 | |
JP2006275274A (ja) | 回転伝動装置 | |
JP5280592B1 (ja) | 変速装置 | |
TWM494744U (zh) | 自行車用組件 | |
JP2006226375A (ja) | 回転伝動装置 | |
TW201341262A (zh) | 自行車用驅動單元 | |
JP4428100B2 (ja) | ステアリング装置 | |
KR20070064978A (ko) | 모터드리븐 파워스티어링 시스템의 동력전달구조 | |
JP2014061754A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2005324708A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2010149573A (ja) | 電動パワーステアリング装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171108 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20180517 |