電動補助自転車用リアハブ内装変速装置
【課題】内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、装置を複雑化することなく回生充電を可能とする。
【解決手段】駆動輪のハブ１に遊星歯車機構からなる変速機構３と逆入力用ワンウェイクラッチ２とクラッチ切替装置９とを備える。変速機構３は少なくとも一つの太陽歯車を有し、駆動力をスプロケット４を通じて駆動輪に伝達する。また、駆動力に対して、太陽歯車を車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えて変速を行う変速制御機構１０を備え、逆入力用ワンウェイクラッチ２は少なくとも一つの太陽歯車と車軸５との間に設けられ、クラッチ切替装置９によって逆入力に対して太陽歯車が車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる。クラッチ切替装置９は車軸５内を通る切替軸９ａの一端が、車軸５から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっている。
【解決手段】駆動輪のハブ１に遊星歯車機構からなる変速機構３と逆入力用ワンウェイクラッチ２とクラッチ切替装置９とを備える。変速機構３は少なくとも一つの太陽歯車を有し、駆動力をスプロケット４を通じて駆動輪に伝達する。また、駆動力に対して、太陽歯車を車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えて変速を行う変速制御機構１０を備え、逆入力用ワンウェイクラッチ２は少なくとも一つの太陽歯車と車軸５との間に設けられ、クラッチ切替装置９によって逆入力に対して太陽歯車が車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる。クラッチ切替装置９は車軸５内を通る切替軸９ａの一端が、車軸５から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車に用いる、電動補助自転車用リアハブ内装変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車には、電動補助力を与えるためのモータ用電源としてバッテリが搭載される。このバッテリは、１回の充電で長時間走行できることが望ましいことから、自走中のエネルギーを有効に利用し、その自走中の回生発電により、バッテリを充電する機能を備えた電動補助自転車が開発されている。
【０００３】
その回生発電によるバッテリの充電装置として、例えば、特許文献１に、ブレーキレバーの操作を検出して回生装置に回生作動を指令する回生制御装置の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この種の電力回生機能を搭載する場合、例えば、特許文献２に示すように、車軸周辺にモータ及び変速機を設けた電動補助自転車（ハブモータ方式）の場合は、車軸とモータのロータを直結とすることで、電力回生は比較的容易に実現できる（例えば、特許文献２参照）。
しかし、このハブモータ方式の場合、モータから二次電池までの距離が遠くなりがちであり、その二次電池までの配線の取り回しが煩雑になる傾向がある。また、モータをフロントの車軸に配置すると操作性が悪化し、リア側に配置すると変速機との両立が困難になるという問題もある。
【０００５】
このため、電力回生機能を搭載する場合、操作性と構造の簡素化を求めるならば、例えば、特許文献３のように、クランク軸及びその軸受等を含む人力駆動系と、モータによる補助動力をクランク軸に合力させる駆動系とを単一のハウジングに収容した駆動装置、いわゆるセンタモータユニットを備えた構造（センタモータ方式）とするのが有利である（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
センタモータ方式で、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献４に示すものがある。
この電動補助自転車では、モータ出力軸と駆動スプロケットとの間に第一ワンウェイクラッチを設け、踏力が入力されるペダルクランク軸と駆動スプロケットとの間に第二のワンウェイクラッチを設け、さらにブレーキ操作に応じて第一ワンウェイクラッチをロックする直結手段を設けることで、制動時の電力回生を実現している。なお、リアハブとリアスプロケットとは、回生時にタイヤからの逆入力トルクをモータに伝えることができるように直結されている。
【０００７】
また、同じく、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献５に示すものがある。
この電動補助自転車では、センタモータユニット内で、モータの出力軸にブレーキ操作に連動してロック方向を切り替えることが出来るツーウェイクラッチを設け、制動時の電力回生を実現している。
【０００８】
すなわち、モータアシスト時には、ツーウェイクラッチを正回転方向でロックさせることにより、モータの出力を車軸に伝達することができ、モータアシストが可能となる。また、乗員のブレーキ操作に連動してツーウェイクラッチのロック方向を切替え、ツーウェイクラッチを逆回転方向でロックさせれば、車軸側からの逆入力トルク（正回転方向）をモータに伝達することができ、これによって回生発電およびブレーキアシストが可能となる。この構成では、回生時に車軸側からの逆入力トルクをモータ側に伝達させる必要があるため、リアハブとリアスプロケットとは直結としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１４０２１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６５６３号公報
【特許文献３】特開平１０−２５０６７３号公報
【特許文献４】特開２００１−２１３３８３号公報
【特許文献５】特開２００４−２６８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、電動補助自転車は、モータを、クランク軸周辺に設けたセンタモータ方式と、モータを、フロントハブ若しくはリアハブに内装したハブモータ方式とに大別できる。
【００１１】
ハブモータ方式では、モータの他、減速機も併せてリアハブ内に組み込む必要があるが、スペース的に高減速比とすることが困難で、大きなトルクを得ることが出来ないという問題がある。また、重量物が、自転車の重心から離れた位置に配置されることで、操縦性が悪く、モータと電池が離れることで配線の取り回しも複雑になるという問題がある。さらには、タイヤからの衝撃が直接減速機及びモータに伝わるため、故障が起きやすいという欠点がある。そのため、現在ではセンタモータ方式が主流となっている。
【００１２】
センタモータ方式の駆動系において、電力回生機能を搭載する場合、車輪からの逆入力トルクをモータ軸に伝えるため、上記特許文献４や特許文献５では、リアハブとリアスプロケットは直結されている。
【００１３】
この点、一般的な自転車の変速機構は、クランク軸又はリア車軸の何れか一方、もしくは両方の同軸上に多段のスプロケットを設け、ディレイラーによってチェーンをスプロッケット間で移動させることによって変速する方式（外装変速機）とリアハブの内部に設けた歯車を掛けかえることによって変速する方式（内装変速機）がある。内装変速機内には通常ワンウェイクラッチが設けられており、タイヤからの逆入力はリアハブからリアスプロケットに伝わらない。
外装変速機は構造が簡単で軽量であるが、スプロケットやチェーンが摩耗する原因になり、チェーン外れの原因にもなる。一方、内装変速機は防塵、防水性があり、メンテナンスフリーであるためシティサイクルに使われることが多い。現在のところ、電動アシスト自転車はシティサイクル自転車を中心に展開しており、その殆どが内装変速機を採用している。
【００１４】
しかし、このように、内装変速機を採用すると、そのままでは、車輪からの逆入力はリアハブからリアスプロケットに伝わらない。このため、車輪からの逆入力によりセンタモータを回転、回生することができない。
逆入力に対応するため、例えば、車軸からクランク軸、及び車軸からモータ軸をそれぞれ別々の動力伝達要素で結合することも可能であるが、２本の伝達要素を用いることはレイアウト的にもコスト的にも商品価値の大幅な低下を招く。
【００１５】
そこで、この発明は、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、できる限り装置を複雑化することなく、回生充電を可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、この発明は、前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、前記駆動輪から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を前記二次電池に還元する回生機構を備えた電動補助自転車に用いる電動補助自転車用リアハブ内装変速装置において、前記駆動輪に設けたハブに変速機構と逆入力用ワンウェイクラッチとクラッチ切替装置とを備え、前記変速機構は遊星歯車機構によって構成されて、少なくとも一つの太陽歯車を有し、前記踏力又は前記モータの出力による駆動力をスプロケットを通じて前記駆動輪に伝達する機能を有して、そのスプロケットからの駆動力に対して、前記太陽歯車を車軸回りに回転可能又は回転不能とに切り替えて変速を行う変速制御機構を備えており、前記逆入力用ワンウェイクラッチは少なくとも一つの太陽歯車と車軸との間に設けられて、前記逆入力用ワンウェイクラッチはラチェットクラッチによって構成され、前記クラッチ切替装置によって前記逆入力用ワンウェイクラッチは前記駆動輪からの逆入力に対して、前記太陽歯車が車軸回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有しており、前記クラッチ切替装置は前記車軸内を通る切替軸を有して、その切替軸は前記車軸内を通ってその一端が前記車軸から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっており、駆動時には、前記スプロケットからの駆動力は前記変速機構を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置の切替軸の操作により前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車と車軸とを逆入力に対して回転不能とすることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケットに伝達できる機能を有することを特徴とする電動補助自転車用リアハブ内装変速装置を採用した。
【００１７】
上記構成により、駆動前進時には、変速機構を介して駆動輪のスプロケットからハブに駆動力が伝達され、自転車は前進する。前進非駆動時には、逆入力用ワンウェイクラッチを介して、駆動輪のハブからの逆入力がスプロケットに伝達され、さらに、スプロケットから動力伝達要素を通してモータ駆動スプロケットにトルクが伝わることで、回生発電が可能となる。なお、駆動力に対しては、逆入力用ワンウェイクラッチは常に空転するため、駆動時において、クラッチ切替装置の状態は限定されない。
このように、ラチェットクラッチからなる逆入力用ワンウェイクラッチ、及びそのラチェットクラッチを切り替える機能を有するクラッチ切替装置を、太陽歯車と車軸との間に配置することで、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車に用いられる電動補助自転車用リアハブ内装変速装置において、装置を複雑化することなく、駆動力の伝達と逆入力の伝達とを実現できる。
【００１８】
また、前記クラッチ切替装置は、切替軸が車軸内を通って外部に引き出されて、その切替軸を車軸の外部から軸方向へ移動させる操作が可能な構成となっているから、簡素な構成で、前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車の車軸に対する回転可能又は回転不能を切り替えできる機能を実現できる。
【００１９】
この構成において、前記変速機構の遊星歯車機構は、前記車軸の外周に太陽歯車を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチは、前記車軸に取り付けられた逆入力用ワンウェイクラッチ爪を備え、前記太陽歯車の内周にその逆入力用ワンウェイクラッチ爪が係合する逆入力用クラッチカム面が形成されている構成を採用することができる。
【００２０】
また、その構成において、前記切替軸の外面に溝部を設け、その溝部の軸方向端部に前記溝部の底から徐々に立ち上がるテーパ部を形成し、前記切替軸の外面上にピンを配置し、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪はラチェット用弾性部材によって前記逆入力用クラッチカム面に係合する方向に付勢されており、前記切替軸を軸方向に移動操作することにより、前記ピンは前記テーパ部を通って前記溝部内に侵入又は前記溝部内から退去することによって前記切替軸の軸方向に垂直な方向に移動し、その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪の一端が前記付勢力に抗して押圧されることにより、前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車の車軸に対する回転可能又は回転不能が切り替えできる構成を採用することができる。
【００２１】
この構成によれば、切替軸を軸方向に移動させると、溝部の存在によりピンは軸に垂直な方向に上下移動する。このとき、逆入力用ワンウェイクラッチ爪は弾性部材により係合方向にモーメントが作用しているので、切替軸を操作しピンが溝部に移動すると、クラッチ爪の一端に接しているピンが下がることによって、クラッチ爪の拘束が解除され、クラッチ爪は弾性部材の力により揺動し、逆入力用カム面と噛み合いロックする。また、ピンが溝部からテーパ部を通って切替軸の外面上に戻るとピンが上昇し、逆入力用ワンウェイクラッチ爪を押すことにより、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪が揺動し、逆入力用クラッチカム面からはずれてロックが解除されるものである。
【００２２】
この構成において、前記切替軸は、切替軸用弾性部材によって、前記車軸の端部から外側に飛び出る方向に付勢されている構成を採用することができる。
【００２３】
このように、切替軸を、切替軸用弾性部材によって車軸から飛び出る方向に荷重を負荷しておくことにより、外部操作により切替軸を押し込むことでラチェットクラッチをロックし、外部からの負荷を解除すると、切替軸は弾性部材によって元の位置に戻り、ラチェットクラッチのロックが解除されるようにできる。このとき、弾性部材の弾性力と溝部のテーパ部の角度を適切に設定することで、切替軸を容易に元の位置に戻すことができる。
【００２４】
また、これらの各構成において、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記逆入力用クラッチカム面に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸の軸方向に向けて配置されたクラッチ爪軸によって前記車軸に支持されている構成を採用することができる。
【００２５】
さらに、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記ピンと接触する当接部を有し、その当接部は、前記車軸の軸直交断面において円弧形状となっている構成を採用することができる。逆入力用ワンウェイクラッチ爪のピンへの当接部が円弧状であれば、両者が点接触あるいは線接触することで、押圧力の伝達が確実である。
【００２６】
また、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記ピンと接触する当接部と、前記逆入力用クラッチカム面に係合する係合部とを有し、前記クラッチ爪軸から前記当接部までの距離よりも、前記クラッチ爪軸から前記係合部までの距離を長く設定した構成を採用することができる。
【００２７】
このように設定すれば、ピンの短いストロークで大きなクラッチ爪の揺動運動を得ることができ、移動もスムーズとなる。なお、このとき、前述のように、ピンと接しているラチェットクラッチの一端を円弧形状とすることで、さらにその効果が高まる。
【００２８】
また、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪の外面に拘束部を設け、前記車軸の外面に周方向に伸びる係合溝部を設け、その係合溝部に止め輪を嵌め、その止め輪の内面が前記拘束部に当接することによって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪の半径方向への移動を拘束した構成を採用することができる。この構成であれば、前記クラッチ爪軸の設置を省略することも可能である。
【００２９】
なお、前記ラチェット用弾性部材としては、周知の弾性部材を採用してよいが、例えば、圧縮コイルばね構造、ねじりばね構造を有しているものを採用することができる。
【００３０】
また、前述のクラッチ爪軸を備えた構成において、すなわち、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記逆入力用クラッチカム面に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸の軸方向に向けて配置されその両端が支持されたクラッチ爪軸によって前記車軸に支持され、前記ラチェット用弾性部材は前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪における前記クラッチ爪軸の軸方向中央部に設けられた切欠きに配置されて前記クラッチ爪軸に嵌められている構成を採用することができる。
【００３１】
通常、クラッチ（逆入力用ワンウェイクラッチ）がロックした状態の時、太陽歯車にはタイヤからの逆入力トルクが負荷されており、クラッチ爪には垂直荷重が負荷され、クラッチ爪軸にも同様の荷重が負荷される。このとき、特に、クラッチ爪軸の両端が移動支持となっていると、軸に大きな垂直荷重が負荷されると大きな曲げモーメントが作用する。そこで、クラッチ爪の中央部に溝部を設けたことにより、軸の両端の移動支持点と軸に負荷される垂直荷重点が近くなり、曲げモーメントを緩和できるものである。
【００３２】
さらに、これらの各構成において、前記変速装置は、前記太陽歯車の内面上に変速用クラッチカム面を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用クラッチカム面の径と、前記変速装置の変速用クラッチカム面の径とが異なる構成を採用することができる。
【００３３】
このように、太陽歯車の内面上に設けられた逆入力用クラッチカム面の径と、同じ太陽歯車の内面上に設けられた変速用クラッチカム面の径を変えることによって、鍛造や焼結等で太陽歯車を製造することが容易となる。
【００３４】
なお、これらの各構成において、前記クラッチ切替装置による、前記駆動輪からの逆入力に対する前記太陽歯車と車軸の回転可能又は回転不能との切り替えは、ブレーキ操作に連動して行われる構成を採用することができる。
【００３５】
また、センタモータユニット内においては、モータ出力軸とモータ駆動スプロケットとを直結することにより、駆動力及び逆入力の両方向のトルクを伝達することができ、また、クランク軸とクランクスプロケット（人力駆動スプロケット）との間には、駆動力のみ伝達し、逆入力時は空回りするセンタワンウェイクラッチを組み込むことにより、逆入力によりペダルが強制的に回転するのを防止することができる。すなわち、駆動輪に対して駆動力を伝達する方向にロックし、駆動輪からの逆入力に対して空転するセンタワンウェイクラッチである。
このセンタワンウェイクラッチとしては、ローラクラッチ、スプラグクラッチ、ラチェットクラッチ等を採用することができる。
【発明の効果】
【００３６】
この発明は、回生エネルギーを二次電池に蓄えることができ、回生充電しない場合と比較して充電１回当たりの航続距離を大幅に延ばすことができる。また、現行の回生機能付き電動補助自転車は、フロント若しくはリアハブ内に重量の大きなモータを配置しているが、この発明によれば、モータを重心に近いクランク軸付近に配置することができるため、自転車全体の操縦性がよい。また、変速機構を備えているためにスタート時の踏力が少なくて済み、バランスを崩し難い上にアシストパワーも節約でき、更に航続距離が延びる。変速機構はハブに内装されるため、耐久性が高くメンテナンスフリーとすることができる。さらに、逆入力用ワンウェイクラッチを太陽歯車と車軸との間に設けたことで、フレームに固定されている車軸上に逆入力用ワンウェイクラッチを配置することができる。
すなわち、逆入力用ワンウェイクラッチを太陽歯車と車軸との間に配置することで、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、装置を複雑化することなく、駆動力の伝達と逆入力の伝達とを実現できる。
【００３７】
また、前記クラッチ切替装置は、切替軸が車軸内を通って外部に引き出されて、その切替軸を車軸の外部から軸方向へ移動させる操作が可能な構成となっているから、簡素な構成で、前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車の車軸に対する回転可能又は回転不能を切り替えできる機能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第一の実施形態の駆動時を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図２】第一の実施形態において逆入力トルクが伝達可能な状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図３】（ａ）（ｂ）は、第一の実施形態の逆入力ワンウェイクラッチの要部拡大図
【図４】第二の実施形態の駆動時を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図５】第二の実施形態の逆入力ワンウェイクラッチの要部拡大図
【図６】第二の実施形態において逆入力トルクが伝達可能な状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（第一の実施形態）
この発明の第一の実施形態を、図１乃至図３に基づいて説明する。この実施形態の電動補助自転車は、前輪と後輪間の中央部付近において、その前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータ（センタモータユニット）を取り付けたセンタモータ方式である。
【００４０】
駆動時、すなわち、ペダルを通じてクランク軸から伝達された踏力、又は前記モータの出力による駆動力が入力された場合は、図示しないセンタモータユニットのクランクスプロケットと、駆動輪である後輪のリアスプロケット（スプロケット）４とを結ぶチェーン等の動力伝達要素を介して、その後輪に駆動力が伝達可能となっている。また、前進非駆動時には、後輪のリアハブ１から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を、前記センタモータユニットの二次電池に還元する回生機構を備えている。
【００４１】
リアハブ１は、図１（ａ）に示すように、後輪の車軸５と同軸に設けたハブケース７内に、変速機構３と、逆入力伝達用の逆入力用ワンウェイクラッチ２を備えている。逆入力用ワンウェイクラッチ２は、図１（ｂ）に示すように、ラチェットクラッチで構成されている。
【００４２】
変速機構３は、直結と２段増速の合計３段変速が可能な遊星歯車機構で構成されている。その構成は、前記車軸５の外周に設けられた二つの太陽歯車３ａ（第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２と称する）が、それぞれ第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２を介してその車軸５に接続可能とされている。
第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２は、それぞれ第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２の内周に設けられた変速用クラッチカム面３ｆに、変速用クラッチ爪が係合、又は係合解除するよう動作するようになっている。
【００４３】
なお、第一太陽歯車３ａ−１は、車軸５に設けられた係止溝部３ｇに嵌る止め輪３ｈによって軸方向移動が規制されている。また、第二太陽歯車３ａ−２は、車軸５に設けられた係止溝部２ｅに嵌る止め輪２ｆによって軸方向移動が規制されている。
【００４４】
また、この実施形態では、第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２は、ラチェットクラッチを採用しているが、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等、他の構成からなるワンウェイクラッチを採用することは差し支えない。
【００４５】
また、変速機構３は、前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２に対して噛み合う２段の歯車を有する遊星歯車３ｂ、その遊星歯車３ｂを保持する前記遊星キャリア３ｃ、及び前記遊星歯車３ｂに噛み合う外輪歯車と一体であるハブケース７、遊星キャリア３ｃとハブケース７との間に設けられた第一ワンウェイクラッチ８を備えている。なお、この実施形態では、外輪歯車はハブケース７と一体に形成されているが、外輪歯車とハブケース７とを別体で形成して、それらを共に回転するように噛み合わせる構成も考えられる。
【００４６】
この実施形態では、図１（ａ）に示すように、第一ワンウェイクラッチ８はラチェットクラッチを採用しており、そのラチェットクラッチが備えるクラッチ爪が、遊星キャリア３ｃとハブケース７とが一方向へ相対回転する際に、その遊星キャリア３ｃの外周とハブケース７の内周との間に係合し、他方向へ相対回転する際には、その係合が解除されるようになっている。なお、第一ワンウェイクラッチ８として、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等、他の構成からなるワンウェイクラッチを採用することは差し支えない。
【００４７】
また、遊星キャリア３ｃと車軸５との間、及びハブケース７と車軸５との間には、それぞれ軸受部１１，１２が設けられている。この軸受部１１，１２によって、遊星キャリア３ｃと車軸５、及びハブケース７と車軸５とは、それぞれ相対回転可能に支持されている。
また、遊星キャリア３ｃとハブケース７との間にも、軸受部１３が設けられている。この軸受部１３によって、遊星キャリア３ｃとハブケース７と車軸５とは相対回転可能に支持されている。
【００４８】
前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２は、それぞれに対応する第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１，第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２により、変速制御機構１０を操作することで、いずれかひとつを選択的に車軸５に固定するか、あるいは全てをフリーの状態にすることができる。
【００４９】
例えば、前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２を、いずれも車軸５に対してフリーの状態とした場合に、リアスプロケット４から駆動力が伝達されると、遊星歯車機構は駆動力の増速には直接関与せず、遊星キャリア３ｃから第一ワンウェイクラッチ８を介してハブケース７に直接駆動力が伝達される（直結状態）。この場合、リアスプロケット４からの回転速度は変速されずにハブケース７に伝達される。
【００５０】
また、第一太陽歯車３ａ−１を車軸５に固定した場合、その第一太陽歯車３ａ−１の歯数をａ、外輪歯車の歯数をｄとすると、遊星キャリア３ｃから外輪歯車への増速比は
（ａ＋ｄ）／ｄ
となる。このとき、第二太陽歯車３ａ−２は空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
【００５１】
さらに、第二太陽歯車３ａ−２を車軸５に固定した場合、その第二太陽歯車３ａ−２の歯数をａ、第一太陽歯車３ａ−１と噛み合う遊星歯車３ｂの歯数をｂ、第二太陽歯車３ａ−２と噛み合う遊星歯車３ｂの歯数をｃ、外輪歯車の歯数をｄとすると、遊星キャリア３ｃから外輪歯車への増速比は、
［（ａ×ｂ）／（ｃ×ｄ）］＋１
となる。
このとき、第一太陽歯車３ａは空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
【００５２】
すなわち、前記各太陽歯車３ａ−１，３ａ−２は異なる歯数であり、全てフリーとするか、または、いずれか一つを車軸５に対し固定することで、増速比を変化させることができる。
【００５３】
また、逆入力用ワンウェイクラッチ２は、前述のように、ラチェットクラッチで構成されており、前記第二太陽歯車３ａ−２と車軸５との間に設けられている。
【００５４】
その逆入力用ワンウェイクラッチ２は、クラッチ爪軸２ｂ周りに揺動自在に支持された逆入力用クラッチ爪２ａを有し、その逆入力用クラッチ爪２ａは、弾性部材２ｄによって、前記車軸５の軸方向に向けて配置されたクラッチ爪軸２ｂ周りに、図１（ａ）に示す状態から図２（ａ）に示す状態へと、その一端の係止部２ｈが起き上がる方向に付勢されている。
また、前記第二太陽歯車３ａ−２の内面には、逆入力用クラッチカム面２ｃが形成されており、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記逆入力用クラッチカム面２ｃに係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動する。
【００５５】
また、その逆入力用クラッチ爪２ａは、通常は図１（ｂ）に示すように、クラッチ切替装置９のピン９ｆが、その逆入力用クラッチ爪２ａの他端の当接部２ｇに当たることで揺動が拘束され、すなわち、逆入力用クラッチ爪２ａを強制的に倒した状態となっている。
【００５６】
そのクラッチ切替装置９は、前記逆入力用ワンウェイクラッチ２を、前記駆動輪からの逆入力に対して、前記太陽歯車３ａが車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有している。
その構成は、前記車軸５内の軸孔５ａを通る切替軸９ａを有して、その切替軸９ａは前記車軸５内を通ってその一端が前記車軸５の端部から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっている。
【００５７】
前記切替軸９ａの外面には溝部９ｂが設けられており、その溝部９ｂの軸方向両端部にその溝部９ｂの底から徐々に立ち上がるテーパ部９ｄが形成されている。
また、前記逆入力用クラッチ爪２ａの揺動を拘束するピン９ｆは、その切替軸９ａの外面上に配置されている。
【００５８】
さらに、前記切替軸９ａは、前記車軸５内の収納部５ｂに収納された切替軸用弾性部材９ｃによって、前記車軸５の端部から外側に飛び出る方向に付勢されている。
【００５９】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記クラッチカム面２ｃに係合する方向に付勢されているので、前記切替軸９ａを、切替軸用弾性部材９ｃの付勢力に抗して軸方向へ押し込み操作することにより、前記ピン９ｆは前記テーパ部９ｄを通って前記溝部９ｂ内に侵入する。この侵入により、ピン９ｆは内径方向に移動する。その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの当接部２ｇに対する押圧が解除され、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記クラッチカム面２ｃに係合する。これにより、前記第二太陽歯車３ａ−２の車軸５に対する回転が不能な状態になる。
【００６０】
前記切替軸９ａに対する押し込み力を解除すると、切替軸用弾性部材９ｃの付勢力で切替軸９ａは元の位置に復帰し、前記ピン９ｆは、前記テーパ部９ｄを通って前記溝部９ｂ内から退去する。この退去によって、ピン９ｆは外径方向に移動する。その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの当接部２ｇに対する押圧が行われ、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記クラッチカム面２ｃへの係合が解除される。これにより、前記第二太陽歯車３ａ−２の車軸５に対する回転が可能な状態になる。
【００６１】
このとき、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの当接部２ｇは、前記車軸５の軸直交断面において円弧形状となっているので、両者が点接触あるいは線接触することで、押圧力の伝達が確実である。
【００６２】
また、前記クラッチ爪軸２ｂの軸心から前記当接部２ｇまでの距離よりも、前記クラッチ爪軸２ｂの軸心から前記係合部２ｈまでの距離が長く設定されているので、ピンの短いストロークで、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの大きな揺動角度を得ることができ、移動もスムーズとなる。
【００６３】
なお、この実施形態では、前記ラチェット用弾性部材２ｄは、コイルばねを用いているが、例えば、図３に示すように、ねじりばね（ねじりコイルばね）を用いる等、他の構成からなる弾性部材を用いてもよい。
【００６４】
前記ラチェット用弾性部材２ｄとしてねじりばねを用いた場合、そのねじりばねを、図３に示すように、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの中央部に設けた溝部２ｊに配置することができる。このようにすれば、クラッチ爪軸２ｂに作用する曲げモーメントを緩和することができる。
さらに、クラッチ爪軸２ｂ周りにコイル部２ｄ”が嵌るように配置し、対の張り出し部２ｄ’を逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの前記溝部２ｊの内壁と車軸５のいずれかの部分に宛がって配置することができる。
【００６５】
これらの構成により、駆動時には、前記スプロケット４からの駆動力は前記変速機構３を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置９の切替軸９ａの操作により前記逆入力用ワンウェイクラッチ２における前記太陽歯車と車軸５とを逆入力に対して回転不能とすることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケット４に伝達できる機能を発揮することができる。
【００６６】
さらに詳しく説明すると、図１（ａ）に示す状態から、図２（ａ）に示す状態へと、切替軸９ａが軸方向（図の左側）に押されると、前記ピン９ｆがテーパ部９ｄに沿って溝部９ｂ内へ移動し、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの拘束が解除され、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａが、ラチェット用弾性部材２ｄの力によってクラッチ爪軸２ｂ周りに回転し起き上がる。
【００６７】
このとき、ハブケース７側から逆入力トルクが伝達されると、第二太陽歯車３ａ−２は、その逆入力に対して車軸５に固定される。つまり、逆入力用ワンウェイクラッチ２は、クラッチ切替装置９によって、駆動輪からの逆入力に対して、前記第二太陽歯車３ａ−２が車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有しているのである。
【００６８】
前進非駆動時において、このように逆入力用ワンウェイクラッチ２をロックした場合、タイヤからの逆入力トルクは、ハブケース７、遊星歯車３ｂ、遊星キャリア３ｃ、リアスプロケット４へと伝達される。
【００６９】
ここで、変速機構３において、３段変速のいずれのギアを選択していても、逆入力に対しては第二太陽歯車３ａ−２が固定されることから、逆入力時の変速比は選択しているギアによらず常に一定となり、減速比は
［（ａ×ｂ）／（ｃ×ｄ）］＋１
となる。
【００７０】
なお、切替軸９ａの軸方向への移動はブレーキ操作と連動させることもできる。この場合、ブレーキが操作されると、切替軸９ａが軸方向（図の左側）に移動し、逆入力に対して第二太陽歯車３ａ−２は、逆入力用ワンウェイクラッチ２を介して車軸５に固定され、タイヤからの逆入力トルクはリアスプロケット４へと伝達される。
【００７１】
また、ブレーキを解除した場合、切替軸９ａは切替軸用弾性部材９ｃの付勢力によって、元の位置に移動しようとする。
しかしながら、逆入力トルクがかかっている状態では、切替軸９ａのテーパ部９ｄがピン９ｆを押し上げる力に対して、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの回転抵抗（揺動抵抗）が大きいため、逆入力用ワンウェイクラッチ２のロックがはずれることはない。逆入力トルクが無くなると、逆入力用弾性部材９ｃによる付勢力によって、切替軸９ａのテーパ部９ｄがピン９ｆを上に押し上げる（逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａを倒そうとする）力が起き上がろうとする力に勝り、切替軸９ａは元の位置に移動しロックが解除される。
【００７２】
この構成により、リアスプロケット４からの駆動力は、直結もしくは増速されてタイヤに伝達される。一方、タイヤからの逆入力トルクは減速され、リアスプロケット４からチェーン等の動力伝達要素を通してモータ軸に伝わり、回生充電が可能な状態となるのである。
【００７３】
なお、遊星歯車３ｂが噛み合う前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２の選択は、公知の自転車の変速機構を用いることができるが、例えば、図１、図２に示すように、前述のクラッチ切替装置９と同様の機構を備えた変速制御機構１０によって行うことができる。
【００７４】
すなわち、その変速制御機構１０は、クラッチ切替装置９と同様に、ラチェットクラッチで構成された前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１，第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２を、それぞれ、前記太陽歯車３ａが車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有している。
その構成は、前記車軸５内の軸孔５ａを通る切替軸１０ａを有して、その切替軸１０ａは前記車軸５内の軸孔５ａを通ってその他端が前記車軸５の端部から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっている。
【００７５】
前記切替軸１０ａの外面には、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２に対応する部分にそれぞれ溝部１０ｂが設けられており、その溝部１０ｂの軸方向両端部にその溝部１０ｂの底から徐々に立ち上がるテーパ部１０ｄが形成されている。このとき、両溝部１０ｂの幅方向中心間の軸方向距離は、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２の軸方向中心間の軸方向距離と違えて設定されている。
【００７６】
また、クラッチ爪の揺動を拘束するピン１０ｆが、その切替軸１０ａの外面上において、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１，第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２に対応する部分にそれぞれ配置されている。
【００７７】
さらに、前記切替軸１０ａは、前記車軸５内の収納部５ｃに収納された切替軸用弾性部材１０ｃによって、前記車軸５の端部から外側に飛び出る方向に付勢されている。
【００７８】
前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２のクラッチ爪は、それぞれクラッチカム面に係合する方向に付勢されているので、前記切替軸１０ａを、切替軸用弾性部材１０ｃの付勢力に抗して軸方向へ押し込み操作することにより、その押し込み量（移動距離）に応じて、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２のいずれか一方に対応するピン１０ｆが、前記テーパ部１０ｄを通って前記溝部１０ｂ内に侵入する。この侵入により、ピン１０ｆは内径方向に移動する。その移動によって、そのピン１０ｆに対応するワンウェイクラッチのクラッチ爪は、そのワンウェイクラッチが備える弾性部材の付勢力によって揺動しクラッチカム面に係合する。これにより、前記第一太陽歯車３ａ−１、前記第二太陽歯車３ａ−２のいずれか一方の車軸５に対する回転が不能な状態になり、他方は、回転可能な状態が維持される。さらに、押し込むと、逆に、いずれか一方の車軸５に対する回転が可能な状態になり、他方は、回転不能な状態となる。
【００７９】
前記切替軸９ａに対する押し込み力を解除すると、その逆の作用で、切替軸用弾性部材１０ｃの付勢力で切替軸１０ａは元の位置に復帰し、その軸方向の移動量（復帰距離）に応じて、前記第一太陽歯車３ａ−１、前記第二太陽歯車３ａ−２のいずれか一方の車軸５に対する回転を不能に、他方を回転可能にするか、あるいは、初期の状態（両方の車軸５に対する回転が可能な状態）に復帰する。
【００８０】
この実施形態は、逆入力用ワンウェイクラッチ２を第二太陽歯車３ａ−２と車軸５との間に設けているが、第一太陽歯車３ａ−１と車軸５との間に設けてもよい。また、この実施形態では、遊星歯車３ｂを２段としているが、１段もしくは３段以上の遊星歯車を用いても差し支えない。
【００８１】
なお、図示していないが、クランク軸とクランクスプロケットの間には、駆動力を伝達する方向にロックし、逆入力に対して空転するセンタワンウェイクラッチが設けられている。このため、逆入力によって、クランク軸やペダル等に対して駆動力が伝達されないようになっている。このセンタワンウェイクラッチとしては、ローラクラッチ、スプラグクラッチ、ラチェットクラッチ等、周知のワンウェイクラッチを採用できる。
【００８２】
また、後進非駆動時（自転車を降りて、後方に引くような状況）では、絶対的な回転方向は逆となるが、リアスプロケット４とハブケース７との相対回転の関係は、前進駆動時と同じである。
【００８３】
（第二の実施形態）
この発明の第二の実施形態を、図４乃至図６に示す。前述の実施形態における逆入力用ワンウェイクラッチ２において、図５に示すように、クラッチ爪軸２ｂを無くし、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの外面に円筒面からなる摺動部２ｉを形成し、車軸５の外面の一部に円筒面からなる溝５ｅを形成している。
【００８４】
逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの摺動部２ｉと、車軸５の外面の溝５ｅを共に円筒形に形成したことから、その円筒面同士の周方向の摺動により、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記円筒面の中心軸周りに揺動運動することを可能としている。
【００８５】
また、この実施形態では、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、車軸５の係止溝部２ｍに嵌めたリング状（Ｃ字状）の弾性部材２ｄによって、一端の係止部２ｈが、ラチェットカム面２ｃに向かって起き上がる方向へ付勢している。また、車軸５の係止溝部２ｅに嵌めたリング状（Ｃ字状）の止め輪２ｆの内面が、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの外面に設けた拘束部２ｋに触れて、その拘束部２ｋを止め輪２ｆ内径方向に押さえ付ける構成である。
【００８６】
このとき、ピン９ｆは、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの揺動を、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの他端の当接部２ｇで拘束しており、ピン９ｆが溝９ｂから退去して立ち上がった状態であれば、弾性部材２ｄの付勢力に抗して、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａを強制的に倒した状態としている。
そして、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａを、ピン９ｆが押し上げようとする力に対して、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの移動を一定に制限し、逆入力用ワンウェイクラッチ２が径方向外側に拡がることを、前記止め輪２ｆによって拘束（回転動作は可能）している。
【００８７】
逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの外面に設けた止め輪２ｆとの拘束部２ｋは、車軸５の軸方向に直交する断面において、円筒面であることが望ましい。
【００８８】
なお、逆入力用ワンウェイクラッチ２の切替動作については第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
また、これらの実施形態では、太陽歯車（この実施形態では、前記第一太陽歯車３ａ−１、前記第二太陽歯車３ａ−２）と、変速用クラッチカム面３ｆの径と逆入力用クラッチカム面２ｃの径を異ならせている。これによって、各太陽歯車３ａの鍛造や焼結により製作することが容易となる。なお、図では変速用クラッチカム面３ｆの径より逆入力用クラッチカム面２ｃの径を大きくしているが、逆にしてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１ リアハブ
２ 逆入力用ワンウェイクラッチ
２ａ 逆入力用ワンウェイクラッチ爪
２ｂ クラッチ爪軸
２ｃ 逆入力用クラッチカム面
２ｄ 弾性部材
２ｅ 係止溝部
２ｆ 止め輪
２ｇ 当接部
２ｈ 係合部
２ｉ 摺動部
２ｊ 切欠き
２ｋ 拘束部
２ｍ 係止溝部
３ 変速機構
３ａ 太陽歯車
３ａ−１ 第一太陽歯車
３ａ−２ 第二太陽歯車
３ｂ 遊星歯車
３ｃ 遊星キャリア
３ｄ 外輪歯車
３ｅ−１ 第二ワンウェイクラッチ
３ｅ−２ 第三ワンウェイクラッチ
３ｆ 変速用クラッチカム面
３ｇ 係止溝部
３ｈ 止め輪
４ リアスプロケット
５ 車軸
５ａ 軸孔
５ｂ，５ｃ 収納部
６ ハブフランジ
７ ハブケース
８ 第一ワンウェイクラッチ
９ クラッチ切替装置
９ａ 切替軸
９ｂ 溝部
９ｃ 弾性部材
９ｄ テーパ部
９ｆ ピン
１０ 変速制御機構
１０ａ 切替軸
１０ｂ 溝部
１０ｃ 弾性部材
１０ｄ テーパ部
１１，１２，１３ 軸受部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車に用いる、電動補助自転車用リアハブ内装変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータにより人力駆動系に補助力を付加させる電動補助自転車には、電動補助力を与えるためのモータ用電源としてバッテリが搭載される。このバッテリは、１回の充電で長時間走行できることが望ましいことから、自走中のエネルギーを有効に利用し、その自走中の回生発電により、バッテリを充電する機能を備えた電動補助自転車が開発されている。
【０００３】
その回生発電によるバッテリの充電装置として、例えば、特許文献１に、ブレーキレバーの操作を検出して回生装置に回生作動を指令する回生制御装置の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この種の電力回生機能を搭載する場合、例えば、特許文献２に示すように、車軸周辺にモータ及び変速機を設けた電動補助自転車（ハブモータ方式）の場合は、車軸とモータのロータを直結とすることで、電力回生は比較的容易に実現できる（例えば、特許文献２参照）。
しかし、このハブモータ方式の場合、モータから二次電池までの距離が遠くなりがちであり、その二次電池までの配線の取り回しが煩雑になる傾向がある。また、モータをフロントの車軸に配置すると操作性が悪化し、リア側に配置すると変速機との両立が困難になるという問題もある。
【０００５】
このため、電力回生機能を搭載する場合、操作性と構造の簡素化を求めるならば、例えば、特許文献３のように、クランク軸及びその軸受等を含む人力駆動系と、モータによる補助動力をクランク軸に合力させる駆動系とを単一のハウジングに収容した駆動装置、いわゆるセンタモータユニットを備えた構造（センタモータ方式）とするのが有利である（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
センタモータ方式で、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献４に示すものがある。
この電動補助自転車では、モータ出力軸と駆動スプロケットとの間に第一ワンウェイクラッチを設け、踏力が入力されるペダルクランク軸と駆動スプロケットとの間に第二のワンウェイクラッチを設け、さらにブレーキ操作に応じて第一ワンウェイクラッチをロックする直結手段を設けることで、制動時の電力回生を実現している。なお、リアハブとリアスプロケットとは、回生時にタイヤからの逆入力トルクをモータに伝えることができるように直結されている。
【０００７】
また、同じく、電力回生機能を搭載した電動補助自転車として、例えば、特許文献５に示すものがある。
この電動補助自転車では、センタモータユニット内で、モータの出力軸にブレーキ操作に連動してロック方向を切り替えることが出来るツーウェイクラッチを設け、制動時の電力回生を実現している。
【０００８】
すなわち、モータアシスト時には、ツーウェイクラッチを正回転方向でロックさせることにより、モータの出力を車軸に伝達することができ、モータアシストが可能となる。また、乗員のブレーキ操作に連動してツーウェイクラッチのロック方向を切替え、ツーウェイクラッチを逆回転方向でロックさせれば、車軸側からの逆入力トルク（正回転方向）をモータに伝達することができ、これによって回生発電およびブレーキアシストが可能となる。この構成では、回生時に車軸側からの逆入力トルクをモータ側に伝達させる必要があるため、リアハブとリアスプロケットとは直結としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１４０２１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６６５６３号公報
【特許文献３】特開平１０−２５０６７３号公報
【特許文献４】特開２００１−２１３３８３号公報
【特許文献５】特開２００４−２６８８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように、電動補助自転車は、モータを、クランク軸周辺に設けたセンタモータ方式と、モータを、フロントハブ若しくはリアハブに内装したハブモータ方式とに大別できる。
【００１１】
ハブモータ方式では、モータの他、減速機も併せてリアハブ内に組み込む必要があるが、スペース的に高減速比とすることが困難で、大きなトルクを得ることが出来ないという問題がある。また、重量物が、自転車の重心から離れた位置に配置されることで、操縦性が悪く、モータと電池が離れることで配線の取り回しも複雑になるという問題がある。さらには、タイヤからの衝撃が直接減速機及びモータに伝わるため、故障が起きやすいという欠点がある。そのため、現在ではセンタモータ方式が主流となっている。
【００１２】
センタモータ方式の駆動系において、電力回生機能を搭載する場合、車輪からの逆入力トルクをモータ軸に伝えるため、上記特許文献４や特許文献５では、リアハブとリアスプロケットは直結されている。
【００１３】
この点、一般的な自転車の変速機構は、クランク軸又はリア車軸の何れか一方、もしくは両方の同軸上に多段のスプロケットを設け、ディレイラーによってチェーンをスプロッケット間で移動させることによって変速する方式（外装変速機）とリアハブの内部に設けた歯車を掛けかえることによって変速する方式（内装変速機）がある。内装変速機内には通常ワンウェイクラッチが設けられており、タイヤからの逆入力はリアハブからリアスプロケットに伝わらない。
外装変速機は構造が簡単で軽量であるが、スプロケットやチェーンが摩耗する原因になり、チェーン外れの原因にもなる。一方、内装変速機は防塵、防水性があり、メンテナンスフリーであるためシティサイクルに使われることが多い。現在のところ、電動アシスト自転車はシティサイクル自転車を中心に展開しており、その殆どが内装変速機を採用している。
【００１４】
しかし、このように、内装変速機を採用すると、そのままでは、車輪からの逆入力はリアハブからリアスプロケットに伝わらない。このため、車輪からの逆入力によりセンタモータを回転、回生することができない。
逆入力に対応するため、例えば、車軸からクランク軸、及び車軸からモータ軸をそれぞれ別々の動力伝達要素で結合することも可能であるが、２本の伝達要素を用いることはレイアウト的にもコスト的にも商品価値の大幅な低下を招く。
【００１５】
そこで、この発明は、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、できる限り装置を複雑化することなく、回生充電を可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、この発明は、前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、前記駆動輪から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を前記二次電池に還元する回生機構を備えた電動補助自転車に用いる電動補助自転車用リアハブ内装変速装置において、前記駆動輪に設けたハブに変速機構と逆入力用ワンウェイクラッチとクラッチ切替装置とを備え、前記変速機構は遊星歯車機構によって構成されて、少なくとも一つの太陽歯車を有し、前記踏力又は前記モータの出力による駆動力をスプロケットを通じて前記駆動輪に伝達する機能を有して、そのスプロケットからの駆動力に対して、前記太陽歯車を車軸回りに回転可能又は回転不能とに切り替えて変速を行う変速制御機構を備えており、前記逆入力用ワンウェイクラッチは少なくとも一つの太陽歯車と車軸との間に設けられて、前記逆入力用ワンウェイクラッチはラチェットクラッチによって構成され、前記クラッチ切替装置によって前記逆入力用ワンウェイクラッチは前記駆動輪からの逆入力に対して、前記太陽歯車が車軸回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有しており、前記クラッチ切替装置は前記車軸内を通る切替軸を有して、その切替軸は前記車軸内を通ってその一端が前記車軸から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっており、駆動時には、前記スプロケットからの駆動力は前記変速機構を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置の切替軸の操作により前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車と車軸とを逆入力に対して回転不能とすることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケットに伝達できる機能を有することを特徴とする電動補助自転車用リアハブ内装変速装置を採用した。
【００１７】
上記構成により、駆動前進時には、変速機構を介して駆動輪のスプロケットからハブに駆動力が伝達され、自転車は前進する。前進非駆動時には、逆入力用ワンウェイクラッチを介して、駆動輪のハブからの逆入力がスプロケットに伝達され、さらに、スプロケットから動力伝達要素を通してモータ駆動スプロケットにトルクが伝わることで、回生発電が可能となる。なお、駆動力に対しては、逆入力用ワンウェイクラッチは常に空転するため、駆動時において、クラッチ切替装置の状態は限定されない。
このように、ラチェットクラッチからなる逆入力用ワンウェイクラッチ、及びそのラチェットクラッチを切り替える機能を有するクラッチ切替装置を、太陽歯車と車軸との間に配置することで、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車に用いられる電動補助自転車用リアハブ内装変速装置において、装置を複雑化することなく、駆動力の伝達と逆入力の伝達とを実現できる。
【００１８】
また、前記クラッチ切替装置は、切替軸が車軸内を通って外部に引き出されて、その切替軸を車軸の外部から軸方向へ移動させる操作が可能な構成となっているから、簡素な構成で、前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車の車軸に対する回転可能又は回転不能を切り替えできる機能を実現できる。
【００１９】
この構成において、前記変速機構の遊星歯車機構は、前記車軸の外周に太陽歯車を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチは、前記車軸に取り付けられた逆入力用ワンウェイクラッチ爪を備え、前記太陽歯車の内周にその逆入力用ワンウェイクラッチ爪が係合する逆入力用クラッチカム面が形成されている構成を採用することができる。
【００２０】
また、その構成において、前記切替軸の外面に溝部を設け、その溝部の軸方向端部に前記溝部の底から徐々に立ち上がるテーパ部を形成し、前記切替軸の外面上にピンを配置し、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪はラチェット用弾性部材によって前記逆入力用クラッチカム面に係合する方向に付勢されており、前記切替軸を軸方向に移動操作することにより、前記ピンは前記テーパ部を通って前記溝部内に侵入又は前記溝部内から退去することによって前記切替軸の軸方向に垂直な方向に移動し、その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪の一端が前記付勢力に抗して押圧されることにより、前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車の車軸に対する回転可能又は回転不能が切り替えできる構成を採用することができる。
【００２１】
この構成によれば、切替軸を軸方向に移動させると、溝部の存在によりピンは軸に垂直な方向に上下移動する。このとき、逆入力用ワンウェイクラッチ爪は弾性部材により係合方向にモーメントが作用しているので、切替軸を操作しピンが溝部に移動すると、クラッチ爪の一端に接しているピンが下がることによって、クラッチ爪の拘束が解除され、クラッチ爪は弾性部材の力により揺動し、逆入力用カム面と噛み合いロックする。また、ピンが溝部からテーパ部を通って切替軸の外面上に戻るとピンが上昇し、逆入力用ワンウェイクラッチ爪を押すことにより、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪が揺動し、逆入力用クラッチカム面からはずれてロックが解除されるものである。
【００２２】
この構成において、前記切替軸は、切替軸用弾性部材によって、前記車軸の端部から外側に飛び出る方向に付勢されている構成を採用することができる。
【００２３】
このように、切替軸を、切替軸用弾性部材によって車軸から飛び出る方向に荷重を負荷しておくことにより、外部操作により切替軸を押し込むことでラチェットクラッチをロックし、外部からの負荷を解除すると、切替軸は弾性部材によって元の位置に戻り、ラチェットクラッチのロックが解除されるようにできる。このとき、弾性部材の弾性力と溝部のテーパ部の角度を適切に設定することで、切替軸を容易に元の位置に戻すことができる。
【００２４】
また、これらの各構成において、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記逆入力用クラッチカム面に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸の軸方向に向けて配置されたクラッチ爪軸によって前記車軸に支持されている構成を採用することができる。
【００２５】
さらに、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記ピンと接触する当接部を有し、その当接部は、前記車軸の軸直交断面において円弧形状となっている構成を採用することができる。逆入力用ワンウェイクラッチ爪のピンへの当接部が円弧状であれば、両者が点接触あるいは線接触することで、押圧力の伝達が確実である。
【００２６】
また、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記ピンと接触する当接部と、前記逆入力用クラッチカム面に係合する係合部とを有し、前記クラッチ爪軸から前記当接部までの距離よりも、前記クラッチ爪軸から前記係合部までの距離を長く設定した構成を採用することができる。
【００２７】
このように設定すれば、ピンの短いストロークで大きなクラッチ爪の揺動運動を得ることができ、移動もスムーズとなる。なお、このとき、前述のように、ピンと接しているラチェットクラッチの一端を円弧形状とすることで、さらにその効果が高まる。
【００２８】
また、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪の外面に拘束部を設け、前記車軸の外面に周方向に伸びる係合溝部を設け、その係合溝部に止め輪を嵌め、その止め輪の内面が前記拘束部に当接することによって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪の半径方向への移動を拘束した構成を採用することができる。この構成であれば、前記クラッチ爪軸の設置を省略することも可能である。
【００２９】
なお、前記ラチェット用弾性部材としては、周知の弾性部材を採用してよいが、例えば、圧縮コイルばね構造、ねじりばね構造を有しているものを採用することができる。
【００３０】
また、前述のクラッチ爪軸を備えた構成において、すなわち、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪は、前記逆入力用クラッチカム面に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸の軸方向に向けて配置されその両端が支持されたクラッチ爪軸によって前記車軸に支持され、前記ラチェット用弾性部材は前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪における前記クラッチ爪軸の軸方向中央部に設けられた切欠きに配置されて前記クラッチ爪軸に嵌められている構成を採用することができる。
【００３１】
通常、クラッチ（逆入力用ワンウェイクラッチ）がロックした状態の時、太陽歯車にはタイヤからの逆入力トルクが負荷されており、クラッチ爪には垂直荷重が負荷され、クラッチ爪軸にも同様の荷重が負荷される。このとき、特に、クラッチ爪軸の両端が移動支持となっていると、軸に大きな垂直荷重が負荷されると大きな曲げモーメントが作用する。そこで、クラッチ爪の中央部に溝部を設けたことにより、軸の両端の移動支持点と軸に負荷される垂直荷重点が近くなり、曲げモーメントを緩和できるものである。
【００３２】
さらに、これらの各構成において、前記変速装置は、前記太陽歯車の内面上に変速用クラッチカム面を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチの逆入力用クラッチカム面の径と、前記変速装置の変速用クラッチカム面の径とが異なる構成を採用することができる。
【００３３】
このように、太陽歯車の内面上に設けられた逆入力用クラッチカム面の径と、同じ太陽歯車の内面上に設けられた変速用クラッチカム面の径を変えることによって、鍛造や焼結等で太陽歯車を製造することが容易となる。
【００３４】
なお、これらの各構成において、前記クラッチ切替装置による、前記駆動輪からの逆入力に対する前記太陽歯車と車軸の回転可能又は回転不能との切り替えは、ブレーキ操作に連動して行われる構成を採用することができる。
【００３５】
また、センタモータユニット内においては、モータ出力軸とモータ駆動スプロケットとを直結することにより、駆動力及び逆入力の両方向のトルクを伝達することができ、また、クランク軸とクランクスプロケット（人力駆動スプロケット）との間には、駆動力のみ伝達し、逆入力時は空回りするセンタワンウェイクラッチを組み込むことにより、逆入力によりペダルが強制的に回転するのを防止することができる。すなわち、駆動輪に対して駆動力を伝達する方向にロックし、駆動輪からの逆入力に対して空転するセンタワンウェイクラッチである。
このセンタワンウェイクラッチとしては、ローラクラッチ、スプラグクラッチ、ラチェットクラッチ等を採用することができる。
【発明の効果】
【００３６】
この発明は、回生エネルギーを二次電池に蓄えることができ、回生充電しない場合と比較して充電１回当たりの航続距離を大幅に延ばすことができる。また、現行の回生機能付き電動補助自転車は、フロント若しくはリアハブ内に重量の大きなモータを配置しているが、この発明によれば、モータを重心に近いクランク軸付近に配置することができるため、自転車全体の操縦性がよい。また、変速機構を備えているためにスタート時の踏力が少なくて済み、バランスを崩し難い上にアシストパワーも節約でき、更に航続距離が延びる。変速機構はハブに内装されるため、耐久性が高くメンテナンスフリーとすることができる。さらに、逆入力用ワンウェイクラッチを太陽歯車と車軸との間に設けたことで、フレームに固定されている車軸上に逆入力用ワンウェイクラッチを配置することができる。
すなわち、逆入力用ワンウェイクラッチを太陽歯車と車軸との間に配置することで、内装変速機を備えたセンタモータ方式の電動補助自転車において、装置を複雑化することなく、駆動力の伝達と逆入力の伝達とを実現できる。
【００３７】
また、前記クラッチ切替装置は、切替軸が車軸内を通って外部に引き出されて、その切替軸を車軸の外部から軸方向へ移動させる操作が可能な構成となっているから、簡素な構成で、前記逆入力用ワンウェイクラッチにおける前記太陽歯車の車軸に対する回転可能又は回転不能を切り替えできる機能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第一の実施形態の駆動時を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図２】第一の実施形態において逆入力トルクが伝達可能な状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図３】（ａ）（ｂ）は、第一の実施形態の逆入力ワンウェイクラッチの要部拡大図
【図４】第二の実施形態の駆動時を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図５】第二の実施形態の逆入力ワンウェイクラッチの要部拡大図
【図６】第二の実施形態において逆入力トルクが伝達可能な状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（第一の実施形態）
この発明の第一の実施形態を、図１乃至図３に基づいて説明する。この実施形態の電動補助自転車は、前輪と後輪間の中央部付近において、その前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータ（センタモータユニット）を取り付けたセンタモータ方式である。
【００４０】
駆動時、すなわち、ペダルを通じてクランク軸から伝達された踏力、又は前記モータの出力による駆動力が入力された場合は、図示しないセンタモータユニットのクランクスプロケットと、駆動輪である後輪のリアスプロケット（スプロケット）４とを結ぶチェーン等の動力伝達要素を介して、その後輪に駆動力が伝達可能となっている。また、前進非駆動時には、後輪のリアハブ１から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を、前記センタモータユニットの二次電池に還元する回生機構を備えている。
【００４１】
リアハブ１は、図１（ａ）に示すように、後輪の車軸５と同軸に設けたハブケース７内に、変速機構３と、逆入力伝達用の逆入力用ワンウェイクラッチ２を備えている。逆入力用ワンウェイクラッチ２は、図１（ｂ）に示すように、ラチェットクラッチで構成されている。
【００４２】
変速機構３は、直結と２段増速の合計３段変速が可能な遊星歯車機構で構成されている。その構成は、前記車軸５の外周に設けられた二つの太陽歯車３ａ（第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２と称する）が、それぞれ第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２を介してその車軸５に接続可能とされている。
第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２は、それぞれ第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２の内周に設けられた変速用クラッチカム面３ｆに、変速用クラッチ爪が係合、又は係合解除するよう動作するようになっている。
【００４３】
なお、第一太陽歯車３ａ−１は、車軸５に設けられた係止溝部３ｇに嵌る止め輪３ｈによって軸方向移動が規制されている。また、第二太陽歯車３ａ−２は、車軸５に設けられた係止溝部２ｅに嵌る止め輪２ｆによって軸方向移動が規制されている。
【００４４】
また、この実施形態では、第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２は、ラチェットクラッチを採用しているが、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等、他の構成からなるワンウェイクラッチを採用することは差し支えない。
【００４５】
また、変速機構３は、前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２に対して噛み合う２段の歯車を有する遊星歯車３ｂ、その遊星歯車３ｂを保持する前記遊星キャリア３ｃ、及び前記遊星歯車３ｂに噛み合う外輪歯車と一体であるハブケース７、遊星キャリア３ｃとハブケース７との間に設けられた第一ワンウェイクラッチ８を備えている。なお、この実施形態では、外輪歯車はハブケース７と一体に形成されているが、外輪歯車とハブケース７とを別体で形成して、それらを共に回転するように噛み合わせる構成も考えられる。
【００４６】
この実施形態では、図１（ａ）に示すように、第一ワンウェイクラッチ８はラチェットクラッチを採用しており、そのラチェットクラッチが備えるクラッチ爪が、遊星キャリア３ｃとハブケース７とが一方向へ相対回転する際に、その遊星キャリア３ｃの外周とハブケース７の内周との間に係合し、他方向へ相対回転する際には、その係合が解除されるようになっている。なお、第一ワンウェイクラッチ８として、ローラクラッチ、スプラグクラッチ等、他の構成からなるワンウェイクラッチを採用することは差し支えない。
【００４７】
また、遊星キャリア３ｃと車軸５との間、及びハブケース７と車軸５との間には、それぞれ軸受部１１，１２が設けられている。この軸受部１１，１２によって、遊星キャリア３ｃと車軸５、及びハブケース７と車軸５とは、それぞれ相対回転可能に支持されている。
また、遊星キャリア３ｃとハブケース７との間にも、軸受部１３が設けられている。この軸受部１３によって、遊星キャリア３ｃとハブケース７と車軸５とは相対回転可能に支持されている。
【００４８】
前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２は、それぞれに対応する第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１，第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２により、変速制御機構１０を操作することで、いずれかひとつを選択的に車軸５に固定するか、あるいは全てをフリーの状態にすることができる。
【００４９】
例えば、前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２を、いずれも車軸５に対してフリーの状態とした場合に、リアスプロケット４から駆動力が伝達されると、遊星歯車機構は駆動力の増速には直接関与せず、遊星キャリア３ｃから第一ワンウェイクラッチ８を介してハブケース７に直接駆動力が伝達される（直結状態）。この場合、リアスプロケット４からの回転速度は変速されずにハブケース７に伝達される。
【００５０】
また、第一太陽歯車３ａ−１を車軸５に固定した場合、その第一太陽歯車３ａ−１の歯数をａ、外輪歯車の歯数をｄとすると、遊星キャリア３ｃから外輪歯車への増速比は
（ａ＋ｄ）／ｄ
となる。このとき、第二太陽歯車３ａ−２は空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
【００５１】
さらに、第二太陽歯車３ａ−２を車軸５に固定した場合、その第二太陽歯車３ａ−２の歯数をａ、第一太陽歯車３ａ−１と噛み合う遊星歯車３ｂの歯数をｂ、第二太陽歯車３ａ−２と噛み合う遊星歯車３ｂの歯数をｃ、外輪歯車の歯数をｄとすると、遊星キャリア３ｃから外輪歯車への増速比は、
［（ａ×ｂ）／（ｃ×ｄ）］＋１
となる。
このとき、第一太陽歯車３ａは空転状態であり、トルク伝達に関与しない。
【００５２】
すなわち、前記各太陽歯車３ａ−１，３ａ−２は異なる歯数であり、全てフリーとするか、または、いずれか一つを車軸５に対し固定することで、増速比を変化させることができる。
【００５３】
また、逆入力用ワンウェイクラッチ２は、前述のように、ラチェットクラッチで構成されており、前記第二太陽歯車３ａ−２と車軸５との間に設けられている。
【００５４】
その逆入力用ワンウェイクラッチ２は、クラッチ爪軸２ｂ周りに揺動自在に支持された逆入力用クラッチ爪２ａを有し、その逆入力用クラッチ爪２ａは、弾性部材２ｄによって、前記車軸５の軸方向に向けて配置されたクラッチ爪軸２ｂ周りに、図１（ａ）に示す状態から図２（ａ）に示す状態へと、その一端の係止部２ｈが起き上がる方向に付勢されている。
また、前記第二太陽歯車３ａ−２の内面には、逆入力用クラッチカム面２ｃが形成されており、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記逆入力用クラッチカム面２ｃに係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動する。
【００５５】
また、その逆入力用クラッチ爪２ａは、通常は図１（ｂ）に示すように、クラッチ切替装置９のピン９ｆが、その逆入力用クラッチ爪２ａの他端の当接部２ｇに当たることで揺動が拘束され、すなわち、逆入力用クラッチ爪２ａを強制的に倒した状態となっている。
【００５６】
そのクラッチ切替装置９は、前記逆入力用ワンウェイクラッチ２を、前記駆動輪からの逆入力に対して、前記太陽歯車３ａが車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有している。
その構成は、前記車軸５内の軸孔５ａを通る切替軸９ａを有して、その切替軸９ａは前記車軸５内を通ってその一端が前記車軸５の端部から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっている。
【００５７】
前記切替軸９ａの外面には溝部９ｂが設けられており、その溝部９ｂの軸方向両端部にその溝部９ｂの底から徐々に立ち上がるテーパ部９ｄが形成されている。
また、前記逆入力用クラッチ爪２ａの揺動を拘束するピン９ｆは、その切替軸９ａの外面上に配置されている。
【００５８】
さらに、前記切替軸９ａは、前記車軸５内の収納部５ｂに収納された切替軸用弾性部材９ｃによって、前記車軸５の端部から外側に飛び出る方向に付勢されている。
【００５９】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記クラッチカム面２ｃに係合する方向に付勢されているので、前記切替軸９ａを、切替軸用弾性部材９ｃの付勢力に抗して軸方向へ押し込み操作することにより、前記ピン９ｆは前記テーパ部９ｄを通って前記溝部９ｂ内に侵入する。この侵入により、ピン９ｆは内径方向に移動する。その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの当接部２ｇに対する押圧が解除され、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記クラッチカム面２ｃに係合する。これにより、前記第二太陽歯車３ａ−２の車軸５に対する回転が不能な状態になる。
【００６０】
前記切替軸９ａに対する押し込み力を解除すると、切替軸用弾性部材９ｃの付勢力で切替軸９ａは元の位置に復帰し、前記ピン９ｆは、前記テーパ部９ｄを通って前記溝部９ｂ内から退去する。この退去によって、ピン９ｆは外径方向に移動する。その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの当接部２ｇに対する押圧が行われ、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記クラッチカム面２ｃへの係合が解除される。これにより、前記第二太陽歯車３ａ−２の車軸５に対する回転が可能な状態になる。
【００６１】
このとき、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの当接部２ｇは、前記車軸５の軸直交断面において円弧形状となっているので、両者が点接触あるいは線接触することで、押圧力の伝達が確実である。
【００６２】
また、前記クラッチ爪軸２ｂの軸心から前記当接部２ｇまでの距離よりも、前記クラッチ爪軸２ｂの軸心から前記係合部２ｈまでの距離が長く設定されているので、ピンの短いストロークで、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの大きな揺動角度を得ることができ、移動もスムーズとなる。
【００６３】
なお、この実施形態では、前記ラチェット用弾性部材２ｄは、コイルばねを用いているが、例えば、図３に示すように、ねじりばね（ねじりコイルばね）を用いる等、他の構成からなる弾性部材を用いてもよい。
【００６４】
前記ラチェット用弾性部材２ｄとしてねじりばねを用いた場合、そのねじりばねを、図３に示すように、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの中央部に設けた溝部２ｊに配置することができる。このようにすれば、クラッチ爪軸２ｂに作用する曲げモーメントを緩和することができる。
さらに、クラッチ爪軸２ｂ周りにコイル部２ｄ”が嵌るように配置し、対の張り出し部２ｄ’を逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの前記溝部２ｊの内壁と車軸５のいずれかの部分に宛がって配置することができる。
【００６５】
これらの構成により、駆動時には、前記スプロケット４からの駆動力は前記変速機構３を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置９の切替軸９ａの操作により前記逆入力用ワンウェイクラッチ２における前記太陽歯車と車軸５とを逆入力に対して回転不能とすることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケット４に伝達できる機能を発揮することができる。
【００６６】
さらに詳しく説明すると、図１（ａ）に示す状態から、図２（ａ）に示す状態へと、切替軸９ａが軸方向（図の左側）に押されると、前記ピン９ｆがテーパ部９ｄに沿って溝部９ｂ内へ移動し、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの拘束が解除され、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａが、ラチェット用弾性部材２ｄの力によってクラッチ爪軸２ｂ周りに回転し起き上がる。
【００６７】
このとき、ハブケース７側から逆入力トルクが伝達されると、第二太陽歯車３ａ−２は、その逆入力に対して車軸５に固定される。つまり、逆入力用ワンウェイクラッチ２は、クラッチ切替装置９によって、駆動輪からの逆入力に対して、前記第二太陽歯車３ａ−２が車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有しているのである。
【００６８】
前進非駆動時において、このように逆入力用ワンウェイクラッチ２をロックした場合、タイヤからの逆入力トルクは、ハブケース７、遊星歯車３ｂ、遊星キャリア３ｃ、リアスプロケット４へと伝達される。
【００６９】
ここで、変速機構３において、３段変速のいずれのギアを選択していても、逆入力に対しては第二太陽歯車３ａ−２が固定されることから、逆入力時の変速比は選択しているギアによらず常に一定となり、減速比は
［（ａ×ｂ）／（ｃ×ｄ）］＋１
となる。
【００７０】
なお、切替軸９ａの軸方向への移動はブレーキ操作と連動させることもできる。この場合、ブレーキが操作されると、切替軸９ａが軸方向（図の左側）に移動し、逆入力に対して第二太陽歯車３ａ−２は、逆入力用ワンウェイクラッチ２を介して車軸５に固定され、タイヤからの逆入力トルクはリアスプロケット４へと伝達される。
【００７１】
また、ブレーキを解除した場合、切替軸９ａは切替軸用弾性部材９ｃの付勢力によって、元の位置に移動しようとする。
しかしながら、逆入力トルクがかかっている状態では、切替軸９ａのテーパ部９ｄがピン９ｆを押し上げる力に対して、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの回転抵抗（揺動抵抗）が大きいため、逆入力用ワンウェイクラッチ２のロックがはずれることはない。逆入力トルクが無くなると、逆入力用弾性部材９ｃによる付勢力によって、切替軸９ａのテーパ部９ｄがピン９ｆを上に押し上げる（逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａを倒そうとする）力が起き上がろうとする力に勝り、切替軸９ａは元の位置に移動しロックが解除される。
【００７２】
この構成により、リアスプロケット４からの駆動力は、直結もしくは増速されてタイヤに伝達される。一方、タイヤからの逆入力トルクは減速され、リアスプロケット４からチェーン等の動力伝達要素を通してモータ軸に伝わり、回生充電が可能な状態となるのである。
【００７３】
なお、遊星歯車３ｂが噛み合う前記第一太陽歯車３ａ−１、第二太陽歯車３ａ−２の選択は、公知の自転車の変速機構を用いることができるが、例えば、図１、図２に示すように、前述のクラッチ切替装置９と同様の機構を備えた変速制御機構１０によって行うことができる。
【００７４】
すなわち、その変速制御機構１０は、クラッチ切替装置９と同様に、ラチェットクラッチで構成された前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１，第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２を、それぞれ、前記太陽歯車３ａが車軸５回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有している。
その構成は、前記車軸５内の軸孔５ａを通る切替軸１０ａを有して、その切替軸１０ａは前記車軸５内の軸孔５ａを通ってその他端が前記車軸５の端部から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっている。
【００７５】
前記切替軸１０ａの外面には、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２に対応する部分にそれぞれ溝部１０ｂが設けられており、その溝部１０ｂの軸方向両端部にその溝部１０ｂの底から徐々に立ち上がるテーパ部１０ｄが形成されている。このとき、両溝部１０ｂの幅方向中心間の軸方向距離は、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２の軸方向中心間の軸方向距離と違えて設定されている。
【００７６】
また、クラッチ爪の揺動を拘束するピン１０ｆが、その切替軸１０ａの外面上において、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１，第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２に対応する部分にそれぞれ配置されている。
【００７７】
さらに、前記切替軸１０ａは、前記車軸５内の収納部５ｃに収納された切替軸用弾性部材１０ｃによって、前記車軸５の端部から外側に飛び出る方向に付勢されている。
【００７８】
前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２のクラッチ爪は、それぞれクラッチカム面に係合する方向に付勢されているので、前記切替軸１０ａを、切替軸用弾性部材１０ｃの付勢力に抗して軸方向へ押し込み操作することにより、その押し込み量（移動距離）に応じて、前記第二ワンウェイクラッチ３ｅ−１、第三ワンウェイクラッチ３ｅ−２のいずれか一方に対応するピン１０ｆが、前記テーパ部１０ｄを通って前記溝部１０ｂ内に侵入する。この侵入により、ピン１０ｆは内径方向に移動する。その移動によって、そのピン１０ｆに対応するワンウェイクラッチのクラッチ爪は、そのワンウェイクラッチが備える弾性部材の付勢力によって揺動しクラッチカム面に係合する。これにより、前記第一太陽歯車３ａ−１、前記第二太陽歯車３ａ−２のいずれか一方の車軸５に対する回転が不能な状態になり、他方は、回転可能な状態が維持される。さらに、押し込むと、逆に、いずれか一方の車軸５に対する回転が可能な状態になり、他方は、回転不能な状態となる。
【００７９】
前記切替軸９ａに対する押し込み力を解除すると、その逆の作用で、切替軸用弾性部材１０ｃの付勢力で切替軸１０ａは元の位置に復帰し、その軸方向の移動量（復帰距離）に応じて、前記第一太陽歯車３ａ−１、前記第二太陽歯車３ａ−２のいずれか一方の車軸５に対する回転を不能に、他方を回転可能にするか、あるいは、初期の状態（両方の車軸５に対する回転が可能な状態）に復帰する。
【００８０】
この実施形態は、逆入力用ワンウェイクラッチ２を第二太陽歯車３ａ−２と車軸５との間に設けているが、第一太陽歯車３ａ−１と車軸５との間に設けてもよい。また、この実施形態では、遊星歯車３ｂを２段としているが、１段もしくは３段以上の遊星歯車を用いても差し支えない。
【００８１】
なお、図示していないが、クランク軸とクランクスプロケットの間には、駆動力を伝達する方向にロックし、逆入力に対して空転するセンタワンウェイクラッチが設けられている。このため、逆入力によって、クランク軸やペダル等に対して駆動力が伝達されないようになっている。このセンタワンウェイクラッチとしては、ローラクラッチ、スプラグクラッチ、ラチェットクラッチ等、周知のワンウェイクラッチを採用できる。
【００８２】
また、後進非駆動時（自転車を降りて、後方に引くような状況）では、絶対的な回転方向は逆となるが、リアスプロケット４とハブケース７との相対回転の関係は、前進駆動時と同じである。
【００８３】
（第二の実施形態）
この発明の第二の実施形態を、図４乃至図６に示す。前述の実施形態における逆入力用ワンウェイクラッチ２において、図５に示すように、クラッチ爪軸２ｂを無くし、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの外面に円筒面からなる摺動部２ｉを形成し、車軸５の外面の一部に円筒面からなる溝５ｅを形成している。
【００８４】
逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの摺動部２ｉと、車軸５の外面の溝５ｅを共に円筒形に形成したことから、その円筒面同士の周方向の摺動により、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、前記円筒面の中心軸周りに揺動運動することを可能としている。
【００８５】
また、この実施形態では、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａは、車軸５の係止溝部２ｍに嵌めたリング状（Ｃ字状）の弾性部材２ｄによって、一端の係止部２ｈが、ラチェットカム面２ｃに向かって起き上がる方向へ付勢している。また、車軸５の係止溝部２ｅに嵌めたリング状（Ｃ字状）の止め輪２ｆの内面が、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの外面に設けた拘束部２ｋに触れて、その拘束部２ｋを止め輪２ｆ内径方向に押さえ付ける構成である。
【００８６】
このとき、ピン９ｆは、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの揺動を、その逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの他端の当接部２ｇで拘束しており、ピン９ｆが溝９ｂから退去して立ち上がった状態であれば、弾性部材２ｄの付勢力に抗して、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａを強制的に倒した状態としている。
そして、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａを、ピン９ｆが押し上げようとする力に対して、逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの移動を一定に制限し、逆入力用ワンウェイクラッチ２が径方向外側に拡がることを、前記止め輪２ｆによって拘束（回転動作は可能）している。
【００８７】
逆入力用ワンウェイクラッチ爪２ａの外面に設けた止め輪２ｆとの拘束部２ｋは、車軸５の軸方向に直交する断面において、円筒面であることが望ましい。
【００８８】
なお、逆入力用ワンウェイクラッチ２の切替動作については第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
また、これらの実施形態では、太陽歯車（この実施形態では、前記第一太陽歯車３ａ−１、前記第二太陽歯車３ａ−２）と、変速用クラッチカム面３ｆの径と逆入力用クラッチカム面２ｃの径を異ならせている。これによって、各太陽歯車３ａの鍛造や焼結により製作することが容易となる。なお、図では変速用クラッチカム面３ｆの径より逆入力用クラッチカム面２ｃの径を大きくしているが、逆にしてもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１ リアハブ
２ 逆入力用ワンウェイクラッチ
２ａ 逆入力用ワンウェイクラッチ爪
２ｂ クラッチ爪軸
２ｃ 逆入力用クラッチカム面
２ｄ 弾性部材
２ｅ 係止溝部
２ｆ 止め輪
２ｇ 当接部
２ｈ 係合部
２ｉ 摺動部
２ｊ 切欠き
２ｋ 拘束部
２ｍ 係止溝部
３ 変速機構
３ａ 太陽歯車
３ａ−１ 第一太陽歯車
３ａ−２ 第二太陽歯車
３ｂ 遊星歯車
３ｃ 遊星キャリア
３ｄ 外輪歯車
３ｅ−１ 第二ワンウェイクラッチ
３ｅ−２ 第三ワンウェイクラッチ
３ｆ 変速用クラッチカム面
３ｇ 係止溝部
３ｈ 止め輪
４ リアスプロケット
５ 車軸
５ａ 軸孔
５ｂ，５ｃ 収納部
６ ハブフランジ
７ ハブケース
８ 第一ワンウェイクラッチ
９ クラッチ切替装置
９ａ 切替軸
９ｂ 溝部
９ｃ 弾性部材
９ｄ テーパ部
９ｆ ピン
１０ 変速制御機構
１０ａ 切替軸
１０ｂ 溝部
１０ｃ 弾性部材
１０ｄ テーパ部
１１，１２，１３ 軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、前記駆動輪から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を前記二次電池に還元する回生機構を備えた電動補助自転車に用いる電動補助自転車用リアハブ内装変速装置において、
前記駆動輪に設けたハブ（１）に変速機構（３）と逆入力用ワンウェイクラッチ（２）とクラッチ切替装置（９）とを備え、
前記変速機構（３）は遊星歯車機構によって構成されて、少なくとも一つの太陽歯車を有し、前記踏力又は前記モータの出力による駆動力をスプロケット（４）を通じて前記駆動輪に伝達する機能を有して、そのスプロケット（４）からの駆動力に対して、前記太陽歯車を車軸（５）回りに回転可能又は回転不能とに切り替えて変速を行う変速制御機構（１０）を備えており、
前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）は少なくとも一つの太陽歯車と車軸（５）との間に設けられて、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）はラチェットクラッチによって構成され、前記クラッチ切替装置（９）によって前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）は前記駆動輪からの逆入力に対して、前記太陽歯車が車軸（５）回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有しており、前記クラッチ切替装置（９）は前記車軸（５）内を通る切替軸（９ａ）を有して、その切替軸（９ａ）は前記車軸（５）内を通ってその一端が前記車軸（５）から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっており、
駆動時には、前記スプロケット（４）からの駆動力は前記変速機構（３）を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置（９）の切替軸（９ａ）の操作により前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）における前記太陽歯車と車軸（５）とを逆入力に対して回転不能とすることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケット（４）に伝達できる機能を有することを特徴とする電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項２】
前記変速機構（３）の遊星歯車機構は、前記車軸（５）の外周に太陽歯車（３ａ）を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）は、前記車軸（５）に取り付けられた逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）を備え、前記太陽歯車（３ａ）の内周にその逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）が係合する逆入力用クラッチカム面（２ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項３】
前記切替軸（９ａ）の外面に溝部（９ｂ）を設け、その溝部（９ｂ）の軸方向端部に前記溝部（９ｂ）の底から徐々に立ち上がるテーパ部（９ｄ）を形成し、前記切替軸（９ａ）の外面上にピン（９ｆ）を配置し、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）はラチェット用弾性部材（２ｄ）によって前記クラッチカム面（２ｃ）に係合する方向に付勢されており、前記切替軸（９ａ）を軸方向に移動操作することにより、前記ピン（９ｆ）は前記テーパ部（９ｄ）を通って前記溝部（９ｂ）内に侵入又は前記溝部（９ｂ）内から退去することによって前記切替軸（９ａ）の軸方向に垂直な方向に移動し、その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）の一端が前記付勢力に抗して押圧されることにより、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）における前記太陽歯車の車軸（５）に対する回転可能又は回転不能が切り替えできることを特徴とする請求項２に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項４】
前記切替軸（９ａ）は、切替軸用弾性部材（９ｃ）によって、前記車軸（５）の端部から外側に飛び出る方向に付勢されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項５】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記逆入力用クラッチカム面（２ｃ）に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸（５）の軸方向に向けて配置されたクラッチ爪軸（２ｂ）によって前記車軸（５）に支持されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項６】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記ピン（９ｆ）と接触する当接部（２ｇ）を有し、その当接部（２ｇ）は、前記車軸（５）の軸直交断面において円弧形状となっていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項７】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記ピン（９ｆ）と接触する当接部（２ｇ）と、前記逆入力用クラッチカム面（２ｃ）に係合する係合部（２ｈ）とを有し、前記クラッチ爪軸（２ｂ）から前記当接部（２ｇ）までの距離よりも、前記クラッチ爪軸（２ｂ）から前記係合部（２ｈ）までの距離を長く設定したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項８】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）の外面に拘束部（２ｋ）を設け、前記車軸（５）の外面に周方向に伸びる係合溝部（２ｅ）を設け、その係合溝部（２ｅ）に止め輪（２ｆ）を嵌め、その止め輪（２ｆ）の内面が前記拘束部（２ｋ）に当接することによって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）の半径方向への移動を拘束したことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項９】
前記ラチェット用弾性部材（２ｄ）は、圧縮コイルばね構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１０】
前記ラチェット用弾性部材（２ｄ）は、ねじりばね構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１１】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記逆入力用クラッチカム面（２ｃ）に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸（５）の軸方向に向けて配置されその両端が支持されたクラッチ爪軸（２ｂ）によって前記車軸（５）に支持され、前記ラチェット用弾性部材（２ｄ）は前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）における前記クラッチ爪軸（２ｂ）の軸方向中央部に設けられた切欠き（２ｊ）に配置されて前記クラッチ爪軸（２ｂ）に嵌められていることを特徴とする請求項１０に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１２】
前記変速装置（３）は、前記太陽歯車（３ａ）の内面上に変速用クラッチカム面（３ｆ）を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）の逆入力用クラッチカム面（２ｃ）の径と、前記変速装置（３）の変速用クラッチカム面（３ｆ）の径とが異なることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１】
前輪と後輪とを結ぶフレームに二次電池及び補助駆動用のモータを取り付け、クランク軸から伝達された踏力又は前記モータの出力による駆動力を駆動輪に伝達可能とし、前進非駆動時には、前記駆動輪から前記モータの出力軸への逆入力により生じた回生電力を前記二次電池に還元する回生機構を備えた電動補助自転車に用いる電動補助自転車用リアハブ内装変速装置において、
前記駆動輪に設けたハブ（１）に変速機構（３）と逆入力用ワンウェイクラッチ（２）とクラッチ切替装置（９）とを備え、
前記変速機構（３）は遊星歯車機構によって構成されて、少なくとも一つの太陽歯車を有し、前記踏力又は前記モータの出力による駆動力をスプロケット（４）を通じて前記駆動輪に伝達する機能を有して、そのスプロケット（４）からの駆動力に対して、前記太陽歯車を車軸（５）回りに回転可能又は回転不能とに切り替えて変速を行う変速制御機構（１０）を備えており、
前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）は少なくとも一つの太陽歯車と車軸（５）との間に設けられて、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）はラチェットクラッチによって構成され、前記クラッチ切替装置（９）によって前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）は前記駆動輪からの逆入力に対して、前記太陽歯車が車軸（５）回りに回転可能又は回転不能とに切り替えられる機能を有しており、前記クラッチ切替装置（９）は前記車軸（５）内を通る切替軸（９ａ）を有して、その切替軸（９ａ）は前記車軸（５）内を通ってその一端が前記車軸（５）から外部に引き出されて外部から軸方向移動の操作が可能となっており、
駆動時には、前記スプロケット（４）からの駆動力は前記変速機構（３）を通じて駆動輪に伝達され、前進非駆動時には、前記クラッチ切替装置（９）の切替軸（９ａ）の操作により前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）における前記太陽歯車と車軸（５）とを逆入力に対して回転不能とすることによって、前記駆動輪からの逆入力トルクを前記スプロケット（４）に伝達できる機能を有することを特徴とする電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項２】
前記変速機構（３）の遊星歯車機構は、前記車軸（５）の外周に太陽歯車（３ａ）を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）は、前記車軸（５）に取り付けられた逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）を備え、前記太陽歯車（３ａ）の内周にその逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）が係合する逆入力用クラッチカム面（２ｃ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項３】
前記切替軸（９ａ）の外面に溝部（９ｂ）を設け、その溝部（９ｂ）の軸方向端部に前記溝部（９ｂ）の底から徐々に立ち上がるテーパ部（９ｄ）を形成し、前記切替軸（９ａ）の外面上にピン（９ｆ）を配置し、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）はラチェット用弾性部材（２ｄ）によって前記クラッチカム面（２ｃ）に係合する方向に付勢されており、前記切替軸（９ａ）を軸方向に移動操作することにより、前記ピン（９ｆ）は前記テーパ部（９ｄ）を通って前記溝部（９ｂ）内に侵入又は前記溝部（９ｂ）内から退去することによって前記切替軸（９ａ）の軸方向に垂直な方向に移動し、その移動によって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）の一端が前記付勢力に抗して押圧されることにより、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）における前記太陽歯車の車軸（５）に対する回転可能又は回転不能が切り替えできることを特徴とする請求項２に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項４】
前記切替軸（９ａ）は、切替軸用弾性部材（９ｃ）によって、前記車軸（５）の端部から外側に飛び出る方向に付勢されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項５】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記逆入力用クラッチカム面（２ｃ）に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸（５）の軸方向に向けて配置されたクラッチ爪軸（２ｂ）によって前記車軸（５）に支持されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項６】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記ピン（９ｆ）と接触する当接部（２ｇ）を有し、その当接部（２ｇ）は、前記車軸（５）の軸直交断面において円弧形状となっていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項７】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記ピン（９ｆ）と接触する当接部（２ｇ）と、前記逆入力用クラッチカム面（２ｃ）に係合する係合部（２ｈ）とを有し、前記クラッチ爪軸（２ｂ）から前記当接部（２ｇ）までの距離よりも、前記クラッチ爪軸（２ｂ）から前記係合部（２ｈ）までの距離を長く設定したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項８】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）の外面に拘束部（２ｋ）を設け、前記車軸（５）の外面に周方向に伸びる係合溝部（２ｅ）を設け、その係合溝部（２ｅ）に止め輪（２ｆ）を嵌め、その止め輪（２ｆ）の内面が前記拘束部（２ｋ）に当接することによって、前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）の半径方向への移動を拘束したことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項９】
前記ラチェット用弾性部材（２ｄ）は、圧縮コイルばね構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１０】
前記ラチェット用弾性部材（２ｄ）は、ねじりばね構造を有していることを特徴とする請求項３に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１１】
前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）は、前記逆入力用クラッチカム面（２ｃ）に係合する状態とその係合が解除された状態との間で揺動できるように、前記車軸（５）の軸方向に向けて配置されその両端が支持されたクラッチ爪軸（２ｂ）によって前記車軸（５）に支持され、前記ラチェット用弾性部材（２ｄ）は前記逆入力用ワンウェイクラッチ爪（２ａ）における前記クラッチ爪軸（２ｂ）の軸方向中央部に設けられた切欠き（２ｊ）に配置されて前記クラッチ爪軸（２ｂ）に嵌められていることを特徴とする請求項１０に記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【請求項１２】
前記変速装置（３）は、前記太陽歯車（３ａ）の内面上に変速用クラッチカム面（３ｆ）を備え、前記逆入力用ワンウェイクラッチ（２）の逆入力用クラッチカム面（２ｃ）の径と、前記変速装置（３）の変速用クラッチカム面（３ｆ）の径とが異なることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか一つに記載の電動補助自転車用リアハブ内装変速装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２６４１５（Ｐ２０１１−１２６４１５Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６５１３（Ｐ２００９−２８６５１３）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
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