JP5120901B2 - モータ及びペダリング兼用変速機 - Google Patents

Description

本発明は、自転車のハブに内蔵される変速機及び変速方法に関し、より詳しくは、モータが内蔵された電動自転車又はスクーター、一般のペダリング自転車の全てに適用することができるモータ及びペダリング兼用変速機及び変速方法に関する。

一般に、自転車は、自分の足でペダルを踏むことによって車輪を回転させて走る乗り物である。

このような自転車は、人力を代替するためにモータによって駆動される電動式で発展してきた。

電動式自転車は、アクセルを操作してモータの回転力を調整することにより、低速から高速まで自転車の速度を制御することができ、このようなアクセルによる駆動方式をスクーター式と称している。

また、電動式自転車は、ペダルを踏むとき、これを感知して自動にモータを回転させるペダルアシスト式又はＰＡＳ方式もある。

ハブの内部にモータを内蔵したハブ型モータは、一般のモータと同様に、回転速度が低くなると効率が急に低下し、電気自転車又はスクーターの駆動能力が劣る。したがって、低速で駆動力を良くするためには変速機が必要である。ハブ内に変速機とモータを全て内蔵したハブ型モータは、最近になってから開発されている。

このような変速機は、一般に、モータの入力のみを変速するものであり、モータ又はペダルの駆動によって自転車が運行される間は、変速制御部に負荷がかかると、速度変換が行われない実状である。

モータの入力とペダルの入力を一つの変速機に入力され、これを、モータ又はペダルの駆動中も、所望の変速段に直ちに変換することは容易ではないという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、電気自転車又はスクーター及び一般自転車のハブ内蔵型変速機に適用することができる変速機及び変速方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によると、モータと、ペダルの動力を変速装置を介してハブシェルに出力させる変速機において、変速装置は、一側がモータに噛み合い、他側はペダルと連結されたドライバにスプライン嵌合又は一方向回転のみが拘束されるように結合されるキャリアと、キャリアに接続され、変速を行わせてハブシェルに伝達するリングギヤと、キャリア内に装着され、リングギヤと直結される１速用ポールと、キャリア内に装着され、リングギヤを増速させる多段遊星歯車と、多段遊星歯車と噛み合って選択的に軸に拘束される太陽歯車と、太陽歯車を外部の変速レバーによって軸に選択的に拘束させる変速制御部と、を備えることを特徴とするモータ及びペダリング兼用変速機が提供される。

ここで、モータとキャリアは、減速遊星歯車によって連結され、減速比を与えてもよい。

また、リングギヤとハブシェルは、出力ポールで連結され、ハブシェルがリングギヤよりも速い速度で回転されるとき、動力が逆入力されないようにすることができる。

また、変速制御部は、多段遊星歯車の内側に噛み合った２速用太陽歯車及び３速用太陽歯車を、選択的に拘束させるための２速用ポール及び３速用ポールと、２速用ポール及び３速用ポールの隣接したシャフト上に装着され、２速用ポール及び３速用ポールを選択的に押圧するように制御し、変速レバーと一方向に弾性的に連結されたポール制御リングと、ポール制御リングの他側に突出した延長片が、内側の遊隔溝を貫通するようにポール制御リングの側方に配置される滑りリングと、ドライバの内側面上に装着され、ポール制御リング及び滑りリングの外周面に延長される強制復帰ポールと、を備え、ポール制御リングの外周面上には、強制復帰ポールに拘束されるラッチ溝が形成され、滑りリングの外周面上には、ラッチ溝よりも前方に形成され、強制復帰ポールを滑って空回りさせる滑り溝が形成されることが好ましい。

また、滑りリングの側方には、延長片に挿入固定され、ポール制御リングと一体に回転する回転リングが、第２の復帰バネによって配置され、回転リングの内側方には、変速レバーによって回転力を伝達される伝達リングが第１の復帰バネによって配置され、伝達リングには、回転リングと滑りリングを一方向にのみ回転させるように延長された第２のアームが形成されることが好ましい。

この際、２速用太陽歯車の内側と３速用太陽歯車の内側には、軸に組み立てられたポールに噛み合うラッチ歯が形成されており、他側に、シャフト側と滑り回転支持されるように、ラッチ歯の内周面よりも軸方向の下方に延長された内周面が一体に形成され、歯車列が揺れずに軸に支持されて回転されるように接触支持する接触支持部が設けられる。また、軸には、ポールが立てられる係止部及び制御部が組み立てられる部分のみを広くカットし、薄い延長部が組み立てられる部分は、薄い延長部が安着されて回転する程度にのみ開口し、円周方向の残りの部分は円形を維持するようにし、太陽歯車のガイド部と滑り回転支持を円滑にする。

また、前記軸は、２速用ポール及び３速用ポールが軸に安着したときは、２速用ポール及び３速用ポールの動きは、ポールシート部の形状によって、軸のポールシート部にポールが立てられ又は倒れる回転中心から一定の角度を回転し、又は回転軸の軸直線方向にのみ挟まれるように制限され、回転軸の軸直角方向には抜け出ないようになっており、２速用ポール及び３速用ポールが軸と揺れが少なく安着するように形成する。

また、上記目的を達成するために、本発明によると、車輪のハブシェル内にモータと変速装置が全て設けられており、ハブシェルに内蔵されているモータによって駆動される動力と、ハブシェルの外側に別途装着され、搭乗者のペダリングによって駆動されるスプロケットに入力される動力とを、ハブシェルに内蔵された変速装置によってそれぞれ又は同時に変速させることを特徴とするモータ及びペダリング兼用変速方法が提供される。

ここで、モータや搭乗者の駆動力によって走行中である状態でも容易に変速されるように強制復帰手段を有し、モータの駆動力や搭乗者の駆動力によってそれぞれ又は同時に強制的に変速が制御されるようにすることができる。

本発明によると、モータ及びペダルの入力動力を、変速装置を通じて低速から高速まで自由に変換することができるようになる。

また、変速機の作動中又は未作動中でも、モータ側入力又はペダル側入力を全て受けることができるという利点がある。

また、モータ側入力及びペダル側入力が全て転嫁され、変速装置内で負荷が発生してしまい、選択した変速段に変換されないという問題点を解決した。

本発明によるスクーター方式の変速機を示す断面図である。 本発明によるＰＡＳ方式の変速機を示す断面図である。 図１に示した変速機を詳細に示す拡大図である。 図３に示した変速制御部を詳細に示す拡大図である。 図３に示した変速制御部を分解して示す斜視図である。 図３に示した変速制御部の一部を分解して示した斜視図である。 本発明による変速制御部を示す側面図であり、３速用モードの状態を示す図である。 図７に示した３速用モードから強制復帰される様子を示す図である。 図７に示した３速用モードから強制復帰される様子を示す図である。 強制復帰後の様子を示す２速用モードの図である。 １速用モードの状態を示す図である。

以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。

図１は、本発明によるフリーホイール、すなわち、一方向クラッチ１３２が設けられたスプロケット１３０が用いられる方式の変速機を示す断面図である。

図２は、図１において、フリーホイールが結合される部分にスプライン嵌合溝を形成し、一般のスプロケット１３０が結合される方式の変速機を示す断面図であり、モータ１２０によるキャリア２１０の作動がスプロケット１３０側に転嫁されないように、ドライバ１３５に一方向クラッチ１３７が装着される。

ここで、図１に示した変速機１００の内部では、ドライバ１３５とキャリア２１０をスプライン１３６によって結合させるので、スプロケット１３０に一方向クラッチ１３２が必ず設けられている。

図１は、モータへの入力でキャリア２１０が回転されるとき、キャリアにスプライン嵌合結合されたドライバ１３５が一緒に回転し、図２は、モータへの入力でキャリア２１０が回転されるとき、一方向クラッチ１３７方式で結合されたドライバ１３５が回転されないという差がある。

したがって、図１と図２は、図１に基づいて同一に説明する。

図１を参照すると、本発明は、大別して、シャフト１１０ａ、１１０ｂと、モータ１２０と、変速装置２００と、出力ハブシェル１４０と、ペダルの駆動力をチェーン伝達装置によって入力されるスプロケット１３０とを備えている。

本発明による変速機１００は、シャフト１１０ａ、１１０ｂが回転されずに固定されるものであり、内部のモータ１２０やスプロケット１３０が回転され、これを、変速装置２００を介して、車輪が結合されるハブシェル１４０に動力を出力するようになる。

したがって、モータ１２０がシャフト１１０ａに固定され、このモータ１２０の回転軸１２２に変速装置２００の一側の入力部が連結され、変速装置２００の他側の入力部にドライバ１３５が連結され、変速装置２００の出力部とシャフト１１０ａにハブシェル１４０が結合される。

好ましくは、シャフト１１０ａ、１１０ｂは２つに分離され、一側のシャフト１１０ａにはモータ１２０が結合され、他側のシャフト１１０ｂには変速装置２００及びドライバ１３５が結合される。また、ハブシェル１４０は、一側のシャフト１１０ａと変速装置２００に回転可能に結合される。

図３は、図１に示した変速装置を詳細に示すために、シャフトの上側部位のみを拡大して示した断面図である。

先ず、変速装置２００は、図３に示すように、モータ１２０の回転軸１２２と噛み合うキャリア２１０を有する。キャリア２１０は、モータ１２０の動力及びドライバ１３５の動力を入力されるものであり、モータ１２０側には、減速比を与えるために、減速遊星歯車２１２を配置して連結させることができる。すなわち、モータ１２０の種類により、減速比が必要なモータの場合は、減速遊星歯車２１２からキャリア２１０に入力させ、減速比が必要ないモータの場合は、直ちにキャリア２１０に入力させてもよい。

また、モータ１２０の反対側のキャリア２１０には、スプロケット１３０と一体に結合されたドライバ１３５がスプライン１３６で連結される。

この際、上述した図２の変速機１００‐１は、キャリア２１０とドライバ１３５が一方向クラッチ１３７（動力遮断ポール）で連結され、キャリア２１０側からドライバ１３５側には動力が転嫁されないように構成されている。すなわち、動力遮断ポールは、斜線方向に立てられて装着されるものであり、傾いた方向にのみ拘束され、倒れた方向には空回りするようになる。

次に、モータ１２０側とスプロケット１３０側から動力を入力されたキャリア２１０は、リングギヤ２２０と連結される。

キャリア２１０とリングギヤ２２０は、３つの形態で連結されるが、第一は、１速用ポール２３０によって連結され、第二及び第三は、多段遊星歯車２４０によって連結される。

１速用ポール２３０は、キャリア２１０とリングギヤ２２０を直接連結するものであり、増速比無しに１：１の比率で連結される。

多段遊星歯車２４０は、歯数の多い２速用遊星歯車２４１と歯数の少ない３速用遊星歯車２４２が一つの遊星歯車に形成されているものであり、リングギヤ２２０の内周面上に噛み合い、動力を増速させながら連結される。勿論、リングギヤ２２０の内周面上には、１速用ポール２３０が拘束されると共に、２速用遊星歯車２４１又は３速用遊星歯車２４２が噛み合う内接歯車が形成されることが当然である。

ここで、多段遊星歯車２４０の２速用遊星歯車２４１及び３速用遊星歯車２４２の内側には、それぞれ２速用太陽歯車２５１及び３速用太陽歯車２５２が噛み合うが、このような２速用太陽歯車２５１及び３速用太陽歯車２５２は、シャフト１１０ｂ上に装着される２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２が選択的に立てられ又は倒れることにより、２速用太陽歯車２５１及び３速用太陽歯車２５２を拘束するようになる。

このような２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２は、外部の変速レバーによってポール制御リング３１０が回転されることにより、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２を立て又は倒すという通常のものである。

結果として、リングギヤ２２０は、出力ポール２２５によってハブシェル１４０と接続され、リングギヤ２２０の回転力がハブシェル１４０に伝達され、ハブシェル１４０に結合された車輪が駆動されるものである。この際の出力ポール２２５も、斜線方向に装着されるものであり、リングギヤ２２０側からの動力のみをハブシェル１４０に出力し、ハブシェル１４０側からの逆入力は空回りさせる役割を行う。

上記した変速装置２００の構成によって、モータ１２０側からの動力入力やスプロケット１３０側からの動力入力が、キャリア２１０を介して、１速用ポール２３０や多段遊星歯車２４０によって変速され、リングギヤ２２０とハブシェル１４０に出力される。

この際、１速用ポール２３０は、２速用遊星歯車２４１や３速用遊星歯車２４２が接続されるとき、リングギヤ２２０がさらに速く回転されるので、引っ掛からず空回りするようになる。

また、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２が共に立てられて拘束されるとしても、３速用ポール３０２によって接続された速度比の差、すなわち、３速用遊星歯車２４２と２速用遊星歯車によって、２速用太陽歯車が２速用ポール３０１に引っ掛からない方向に回転され、２速用ポール３０１の機能を無力化させることができる。これは、３速用ポール３０２のみを立てるか、３速用ポール３０２と２速用ポール３０１を全て立てるか、変速機が３速用状態となり、同一の効果となる。

次に、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２をコントロールする変速制御部３００について説明する。

２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２は、上述したように、変速レバーに連結されて回転されるポール制御リング３１０によってコントールされるが、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２が、２速用及び３速用太陽歯車の内周面に形成されたラッチ２５５、２５６に強く引っ掛かっている状態で、抑制されない場合が生じることがあり、これを解決するために特別な構成をさらに用意した。

基本的に、変速制御部３００は、変速レバー１６０にワイヤ３２５で連結されたレバーリング３２０がシャフト１１０ｂ上に結合され、一定の角度で回転し、この回転を同軸上のポール制御リング３１０に転嫁させ、ポール制御リング３１０が一定の角度内で回転することにより、同軸上に装着された２速用ポール３０１又は３速用ポール３０２を立て又は倒すようになる。これは、ポールをポールスプリング１７０で付勢することにより、ポール制御リング３１０によってポールが押圧されていなければ、ポールがラッチ２５５、２５６に引っ掛かるように弾性的に立てられることにより可能である。

すなわち、例えば、ポール制御リング３１０の基本位置は、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２を押圧して倒れた状態となり、これを、レバーリング３２０が一方向に回転されながら、ポール制御リング３１０を一緒に回転させ、２速用ポール３０１の押圧を外れながら立てるようになる。また、レバーリング３２０が一方向にさらに回転すると、ポール制御リング３１０が回転し続け、２速用ポール３０１のみならず３速用ポール３０２も押圧が解除されて立てられるようになる。

また、さらに１速とし、又は２速に一段階低めるためには、レバーリング３２０が戻らなければならないが、レバーリング３２０とポール制御リング３１０との間に、スプリング固定リング３３０がシャフト１１０ｂに固定して結合され、この固定リング３３０の両方に、復帰バネ３３１、３３２がそれぞれのレバーリング３２０とポール制御リング３１０で連結される。すなわち、第１の復帰バネ３３１は、レバーリング３２０を復帰させ、第２の復帰バネ３３２は、ポール制御リング３１０を復帰させて達成される。

しかし、このような基本形態のみで構成されると、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２が２速用太陽歯車２５１及び３速用太陽歯車２５２のラッチ２５５、２５６に強く拘束される場合、第２の復帰バネ３３２の復帰力のみでは、２速用ポール３０１や３速用ポール３０２を押圧することができず、変速に差し支えるという問題が生じる。

すなわち、本発明は、モータ１２０の回転力のみならず、スプロケット１３０の回転力も変速装置２００に伝達されるので、自転車が平地での運行中であっても、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２が太陽歯車２５１、２５２に強く食い込むことができ、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２を大きな力で押圧しなければ解放されないようになる。

したがって、第２の復帰バネ３３２が復帰されるにもかかわらず、ポール制御リング３１０が復帰されない場合、これを強制的に復帰させる方案が用意されている。

図４は、図３の変速制御部を詳細に示した拡大断面図であり、図５は、変速制御部のみを分解して示した斜視図であり、図６は、変速制御部を一部結合させて示した斜視図である。

本発明による強制復帰手段は、図４乃至図６に示すように、ポール制御リング３１０の側方に滑りリング３６０を配置し、この滑りリング３６０とポール制御リング３１０の外周面と当接する強制復帰ポール３７０をドライバ１３５の内側に接続されるように装着して達成される。

すなわち、ドライバ１３５は、モータ１２０又はスプロケット１３０によって回転するが、このような回転力を、強制復帰ポール３７０を介して、ポール制御リング３１０側に強制伝達させる。

この際、ポール制御リング３１０の外周面上には、強制復帰ポール３７０が拘束されるラッチ溝３１５が形成され、滑りリング３６０の外周面上には、強制復帰ポール３７０が拘束されない緩やかに曲がった滑り溝３６５が形成される。また、ポール制御リング３１０に結合されて一体に回転する回転リング３５０の係止突起３５７と滑りリング３６０の係止突起３６７が、伝達リング３４０の第１の制御アーム３４１によって一列で整列されるとき、滑り溝３６５をポール制御リング３１０のラッチ溝３１５よりも前方に位置させ、強制復帰ポール３７０がポール制御リング３１０のラッチ溝３１５に拘束されず、滑り溝３６５を滑るように設定する。

したがって、正常時は、強制復帰ポール３７０が先に当たっていた滑り溝３６５上で空回りしてから、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２に負荷がかかる場合は、滑りリング３６０が、遊隔溝３６１とポール制御リング３１０を延長片３１２の空間だけ回転しながら、滑り溝３６５がポール制御リング３１０のラッチ溝３１５の後方に位置し、強制復帰ポール３７０がポール制御リング３１０に拘束されることにより、モータの駆動力又はペダルの駆動力がポール制御リング３１０に伝達され、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２を強制に制御するようになる。

すると、２速用ポール３０１及び３速用ポール３０２に負荷が掛かり、復帰バネの復元力のみでポール制御リング３１０が作動される場合、押圧片３１１でポールが倒れない異常を感じた瞬間、これを感知し、ポール制御リング３１０のラッチ溝３１５よりも前方の滑りリング３６０を後方に回転させる構造について説明する。

ポール制御リング３１０には、一側面上に２速用ポール３０１や３速用ポール３０２を押す押圧片３１１が形成されており、２速用ポール３０１を選択的に押す押圧片３１１ａと、３速用ポール３０２を選択的に押す押圧片３１１ｂを交互に形成し、他側面上には突出した延長片３１２が形成されている。

また、滑りリング３６０の内側面上には、延長片３１２が一定の回転上の遊隔を有して貫通するように窪んだ遊隔溝３６１が形成される。この際、遊隔溝３６１は、延長片３１２の幅長よりも広く形成される。また、遊隔溝３６１の位置は、ポール制御リング３１０が２速用ポール３０１や３速用ポール３０２を制御するためにポールが立てられるように、押圧片３１１がポール３０１、３０２から外れる回転方向に当接したとき、滑りリング３６０の滑り溝３６５を、強制復帰ポール３７０がポール制御リング３１０のラッチ溝３１５に拘束されないように、ポール制御リング３１０のラッチ溝３１５よりも前方に位置させる。

また、延長片３１２の端部に挿入され、実質的にポール制御リング３１０を回転させる回転リング３５０が滑りリング３６０の側方に設けられ、回転リング３５０の側方には、回転リング３５０が第２の復帰バネ３３２で連結されている固定リング３３０が設けられる。

この際、回転リング３５０及び固定リング３３０及び滑りリング３６０と内側シャフト１１０ｂとの間には、回転リング３５０及び滑りリングを、ポール制御リング３１０が２速用ポール３０１や３速用ポール３０２を制御するために、ポールが立てられるように、押圧片３１１がポール３０１、３０２から外れるようになる回転方向のみに、すなわち、一側方向にのみ回転させる伝達リング３４０が装着される。

好ましくは、伝達リング３４０は、固定リング３３０に第１の復帰バネ３３１で連結されており、伝達リング３４０の両方には突出した第１のアーム３４１及び第２のアーム３４２が一体で形成される。したがって、第１のアーム３４１は、変速レバーとワイヤ３２５で連結されたレバーリング３２０と結合されて回転し、第２のアーム３４２は、回転リング３５０内に突出した係止突起３５７及び滑りリング３６０内に突出した係止突起３６７に同時に一方向のみに当接するように延長される。

右側の軸受支持台３８０は、軸に固定され、ドライバ１３５とベアリングによって結合され、ドライバ１３５を支持する。

上記した構成によるポール制御リング３１０の強制復帰作用について説明する。

図７は、本発明による変速制御部を示す側面図であって、３速用モードの状態を示す図であり、図８及び図９は、図７の３速用モードから強制復帰される様子を示す図であり、図１０は、強制復帰後の様子を示す２速用モードの図である。

図６及び図７に示すように、変速レバーを作動してワイヤを引っ張ったとき、ワイヤが引っ掛かっているレバーリング３２０が回転し、このレバーリング３２０に嵌合結合されている伝達リング３４０が回転され、伝達リング３４０の回転は、さらに第２のアーム３４２を通じて回転リング３５０と滑りリング３６０を回すようになる。この際、伝達リング３４０が回転しながら、第１の復帰バネ３３１が引っ張られ、伝達リング３４０の復元力が発生し、また、回転リング３５０が回転しながら、第２の復帰バネ３３２が引っ張られ、回転リング３５０の復元力が発生する。

このような回転リング３５０の回転は、回転リングと嵌合結合された延長片３１２を介してポール制御リング３１０を回転させ、ポール制御リングの一側に形成された２速用押圧片３１１ａが２速用ポール３０１を自由にし、１次的に２速用ポール３０１がポールスプリング１７０の弾性力によって立てられるようにし、２速用ポール３０１が２速用太陽歯車２５１を軸に拘束するので、１速用モードから２速用モードに変換される。

変速レバーの継続した回転力が伝達されると、１速から２速までに変換される方法と同一の方式で、ポール制御リング３１０がさらに回転しながら３速用ポール３０２まで立てるようになる。すなわち、図７に示すような状態であり、このような状態が変速装置２００の３速用モードである。

以下、３速用モードから２速用モードに又は２速用モードから１速用モードに変換される過程は類似するので、３速用モードから２速用モードに変換される状態を基準とする。

図６及び図１０に示すように、変速レバーを３速用モードから２速用モードに操作すると、ワイヤが緩くなり、第１の復帰バネ３３１の復元力で伝達リング３４０、レバーリング３２０、及び変速レバーが復元される。また、第２の復帰バネ３３２の復元力で回転リング３５０及びポール制御リング３１０が復元されながら、押圧片３１１が２速用ポール３０１又は３速用ポール３０２を押圧して１速に変速される。すなわち、図１０に示すような状態であり、このような状態が２速用モードである。

一方、２速用モードにおいて２速用ポール３０１又は３速用モードにおいて３速用ポール３０２が、それぞれ２速用太陽歯車２５１又は３速用太陽歯車２５２に負荷がかかった状態で拘束されていると、第２の復帰バネ３３２の復帰力のみでは、ポール制御リング３１０の押圧片３１１がポール３０１、３０２を押圧する力が不足し、所望の変速段への変速制御ができない（図８における拘束用押圧片３１１ｂ、３速用ポール３０２、３束用太陽歯車のラッチ２５６の相互位置）。

この瞬間、図８及び図９に示すように、伝達リング３４０の第２のアーム３４２が２速状態の位置に復帰し、滑りリング３６０の係止突起３６７及び回転リング３５０の係止突起３５７を自由にし、第２の復帰バネ３３２によって、３速用押圧片３１１ｂが３速用ポール３０２の押圧部に引っ掛かる前までに復帰する。この際、若し、モータの駆動又はペダルの駆動によって自転車が駆動中であれば、３速用ポール３０２の係止部が３速用太陽歯車２５２のラッチ２５６に強く噛み合い、ポール制御リング３１０の３速用押圧片３１１ｂが３速用ポール３０２を押圧することができず、これ以上のポール制御リング３１０の次の段階への復帰過程が行われないが、滑り溝３６５をポール制御リング３１０のラッチ溝３１５よりも前方に位置させた滑りリング３６０の係止突起３６７が自由状態となり、滑り溝３６５は、遊隔溝３６１と延長片３１２の遊隔だけ、すなわち、モータの駆動又はペダルの駆動によって回転するドライバ１３５に装着された強制復帰ポール３７０の持続的な摩擦によって、さらに回転され、ポール制御リング３１０のラッチ溝３１５の後方に位置しながら、ポール制御リング３１０のラッチ溝３１５に強制復帰ポール３７０が拘束される。

すなわち、図８に示すように、伝達リング３４０が復帰され、第２のアーム３４２が回転リング３５０及び滑りリング３６０内の係止突起３５７、３６７から離れるが、回転リング３５０は、ポール制御リング３１０の延長片３１２に嵌合されているので、ポール制御リング３１０と一緒に復帰されないようになる。

しかし、図９に示すように、滑りリング３６０は、ポール制御リング３１０の延長片３１２が挿入される遊隔溝３６１がさらに広く形成されているので、延長片３１２の幅長と遊隔溝３６１の幅長の差だけ復帰するようになる。すなわち、滑りリング３６０は、伝達リング３４０の第２のアーム３４２が係止突起３６７に引っ掛かり取っていたので、強制復帰ポール３７０が摩擦を生じ空回りしていたが、第２のアーム３４２がない状態では、強制復帰ポール３７０の摩擦力がさらに強いので回るようになる。

したがって、滑りリング３６０が復帰されることにより、強制復帰ポール３７０は、ポール制御リング３１０のラッチ溝３１５に接続されると共に、モータの駆動又はぺダルの駆動力が、ドライバ１３５に装着された強制復帰ポール３７０によってポール制御リング３１０に伝達され、ポール制御リング３１０が選択された変速段まで強制回転するようになる。

また、強制復帰ポール３７０は、図１０に示すように、ポール制御リング３１０を強制回転させてから、次の変速段に位置していた第２のアーム３４２によって拘束された滑りリング３６０に会うと、さらに滑り溝３６５によって空回りし、ポール制御リング３１０は、滑りリング３６０の係止突起３６７と回転リング３５０の係止突起３５７が一列で整列され、第２のアーム３４２によって拘束されるまで回転するようになる。この際、３速用押圧片３１１ｂの傾斜面から３速用ポール３０２の押圧部が外れ、押圧片３１１ｂの内面に位置し、ポール制御リング３１０が回転するのにこれ以上の負荷がないので、第２の復帰バネ３３２の復帰力によってさらに回転するようになる。

このようにポール制御リング３１０のラッチ溝３１５と強制復帰ポール３７０が接続された状態で、図１のような変速機１００では、ドライバ１３５が常時回転するので、自動に強制制御され、図２のような変速機１００‐１では、ドライバ１３５の回転は、スプロケット１３０を転がる作用として示されるので、このとき強制復帰となり得る。

一方、２速用太陽歯車２５１の他側と３速用太陽歯車２５２の一側には、図４に示すように、それぞれ接触支持部２５３、２５４が形成されており、軸と滑り回転接触し、上下又は左右にがたつかずに安定的に軸に支持される役割を行う。

上述した変速機は、３速を有しているが、４速、２速等、低め又は高める段で構成し、又は、同じ３速を繰り返して追加し、又は、段数が異なる４速、２速等と混合して繰り返して容易に追加し、又は、モータ無しに変速機のみでも構成することができるのが理解されるだろう。

以上、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、当該技術の分野における熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明の様々な修正及び変更が可能であることが理解されるだろう。

１００…変速機、１２０…モータ、１３０…スプロケット、１３５…ドライバ、１４０…ハブシェル、１６０…変速レバー、２００…変速装置、２１０…キャリア、２１２…減速遊星歯車、２２０…リングギヤ、２３０…１速用ポール、２４０…多段遊星歯車、２５１…２速用太陽歯車、２５２…３速用太陽歯車、３００…変速制御部、３０１…２速用ポール、３０２…３速用ポール、３１０…ポール制御リング、３１２…延長片、３１５…ラッチ溝、３３０…スプリング固定リング、３３１…第１の復帰バネ、３３２…第２の復帰バネ、３４０…伝達リング、３４１…第１のアーム、３４２…第２のアーム、３５０…回転リング、３６０…滑りリング、３６１…遊隔溝、３６５…滑り溝、３７０…強制復帰ポール

Claims (4)

1. モータ（１２０）と、スプロケット（１３０）の動力を変速装置（２００）を介してハブシェル（１４０）に出力させる変速機において、
   前記変速装置（２００）は、一側が前記モータ（１２０）に噛み合い、他側は前記スプロケット（１３０）と連結されたドライバ（１３５）に一方向又は嵌合結合されるキャリア（２１０）と、前記キャリア（２１０）に接続され、変速を行わせ、前記ハブシェル（１４０）に伝達するリングギヤ（２２０）と、前記キャリア（２１０）内に装着され、前記リングギヤ（２２０）と直結される１速用ポール（２３０）と、前記キャリア（２１０）内に装着され、前記リングギヤ（２２０）を増速させる多段遊星歯車（２４０）と、前記多段遊星歯車（２４０）と噛み合い、軸に滑り接触支持され、選択的に軸に拘束され、速度変換可能にする２速用太陽歯車（２５１）及び３速用太陽歯車（２５２）と、外部の変速レバーで操作し、選択的に２速用ポール（３０１）と３速用ポール（３０２）を制御する変速制御部（３００）と、前記変速制御部（３００）内に前記ドライバ（１３５）の回転力を選択的に入力される滑りリング（３６０）と、を備えることを特徴とするモータ及びペダリング兼用変速機。
2. 前記変速制御部（３００）は、前記多段遊星歯車（２４０）の内側に噛み合った２速用太陽歯車（２５１）及び３速用太陽歯車（２５２）を選択的に拘束させるために、シャフト（１１０ｂ）上に装着される２速用ポール（３０１）及び３速用ポール（３０２）と、前記２速用ポール（３０１）及び３速用ポール（３０２）を選択的に押圧するように制御すると共に、前記変速レバー（１６０）と復帰バネによって弾性的に連結されたポール制御リング（３１０）と、前記ポール制御リング（３１０）の他側に突出した延長片（３１２）が、内側の遊隔溝（３６１）を貫通するように、前記ポール制御リング（３１０）のラッチ溝（３１５）の側方に配置される滑りリング（３６０）と、前記ドライバ（１３５）の内側面上に装着され、前記ポール制御リング（３１０）のラッチ溝（３１５）及び滑りリング（３６０）の外周面に延長される強制復帰ポール（３７０）と、を備え、
   前記ポール制御リング（３１０）の外周面上には、前記強制復帰ポール（３７０）に拘束されるラッチ溝（３１５）が形成され、前記滑りリング（３６０）の外周面上には、強制復帰ポール（３７０）を選択的に空回りさせる滑り溝（３６５）が形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ及びペダリング兼用変速機。
3. 前記滑りリング（３６０）の側方には、前記延長片（３１２）が挿入される回転リング（３５０）が、第２の復帰バネ（３３２）によってスプリング固定リング（３３０）に弾性的に連結されるように配置され、前記回転リング（３５０）の内側方には、前記変速レバー（１６０）によって回転力を伝達される伝達リング（３４０）が、第１の復帰バネ（３３１）によってスプリング固定リング（３３０）に弾性的に連結されるように配置され、前記伝達リング（３４０）には、前記回転リング（３５０）と滑りリング（３６０）を一方向にのみ回転させるように延長された第２のアーム（３４２）が形成されることを特徴とする請求項２に記載のモータ及びペダリング兼用変速機。
4. 前記シャフト（１１０ｂ）は、２速用ポール（３０１）及び３速用ポール（３０２）が軸に安着されたときは、２速用ポール（３０１）及び３速用ポール（３０２）の動きは、ポールシート部の形状によって、シャフト（１１０ｂ）のポールシート部にポールが立てられ又は倒れる回転中心から一定の角度を回転し、又は回転軸の軸直線方向にのみ挟まれるように制限され、回転軸の軸直角方向には抜け出ないようになっており、２速用ポール（３０１）及び３速用ポール（３０２）が軸と揺れが少なく安着するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のモータ及びペダリング兼用変速機。
   

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