(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを有するモータ駆動ユニットを備え、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であって、
人力駆動力によって回転自在なクランク軸の外周に、前記人力駆動力が伝達される人力伝達体が配設され、
前記クランク軸の外周に、人力駆動力とモータからの補助駆動力とが合成された合力が伝達される合力伝達体が配設され、
複数の減速歯車と選択体とを有し、複数段の速度に切り換え可能な減速機構が設けられ、
前記人力伝達体、前記合力伝達体、および前記減速機構が、前記モータ駆動ユニットの内部に配設され、
前記減速機構は、
低速用減速歯車と、
高速用減速歯車と、
前記低速用減速歯車から前記合力伝達体への駆動力伝達経路に配設された低速用一方向クラッチと、
前記高速用減速歯車から前記合力伝達体への駆動力伝達経路に配設された高速用一方向クラッチと、
前記高速用一方向クラッチに係脱自在に配設された前記選択体と、
を有し、
前記選択体は、前記高速用一方向クラッチへの係合時にはこの高速用一方向クラッチをフリー状態とし、前記高速用一方向クラッチからの離脱時にはこの高速用一方向クラッチを機能させる
ことを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項２】
前記クランク軸と、前記モータとが、互いに異なる軸心を中心として回転するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電動アシスト自転車。
【請求項３】
前記減速機構は、
前記クランク軸と平行に配設された中間軸と、
この中間軸に設けられた複数の中間軸減速歯車と、
を有し、
前記低速用減速歯車は、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達され、
前記高速用減速歯車は、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動アシスト自転車。
【請求項４】
前記減速機構は、前記人力駆動力と前記補助駆動力とを合成し、かつ、前記人力駆動力と前記補助駆動力とが合成されてなる合力を変速し、
前記減速機構を介して前記合力伝達体に伝達された合力が、クランク軸と同軸心の駆動力出力輪体と、この駆動力出力輪体に掛け渡された無端状駆動力伝達体とを介して、後輪に伝達されるよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項５】
前記選択体は、前記合力伝達体に対してスライド自在に配設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項６】
前記低速用一方向クラッチと前記高速用一方向クラッチとがクランク軸の軸心に直交する方向に対して重ねられて配設されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項７】
制御部と、
前記選択体または前記選択体に連動する連動部品の位置を検知する位置検知手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項８】
前記位置検知手段は、前記選択体または前記連動部品が、低速用位置にあること、または高速用位置にあること、または低速用位置と高速用位置との間の中間位置にあることとを検知可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動アシスト自転車。
【請求項９】
制御部を備え、前記減速装置が高速段側から低速段側に切り換えられた際に、前記制御部により補助駆動力を一時的に低下させるように前記モータを制御することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１０】
前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記選択体によって前記高速用一方向クラッチのカムを倒すように力を付与する力付与機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１１】
前記力付与機構は、前記選択体によって前記高速用一方向クラッチのカムを倒すように付勢する付勢手段と、この付勢手段の付勢力を利用して前記選択体をクランク軸の軸心方向に沿う方向に移動させる衝撃力を与える衝撃力発生手段と、を有することを特徴とする請求項１０記載の電動アシスト自転車。
【請求項１２】
前記衝撃力発生手段は、前記選択体における、前記選択体を駆動させる選択体駆動アームと当接する面に設けられた突状部であることを特徴とする請求項１１に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１３】
前記力付与機構は、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記選択体を前記高速用一方向クラッチに係合する方向に移動させる分力を発生させる傾斜面を有することを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１４】
前記選択体と前記合力伝達体とが、前記クランク軸の軸心を中心として所定角度内で相対的に回動可能に嵌合され、前記選択体および前記合力伝達体の一方に前記傾斜面が形成され、前記選択体および前記合力伝達体の他方に前記傾斜面に当接する突起部が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１５】
前記選択体と前記合力伝達体とが、前記クランク軸の軸心を中心として相対的に回動可能に嵌合されており、前記力付与機構は、前記選択体の内周面に形成されて、高速用一方向クラッチのカムが起立した姿勢でも前記カムを収容可能な収容凹部と、この収容凹部に続いて形成されて、前記選択体の内周面の周方向に移動するほど小さい径の位置となるように傾斜してカムを倒れた姿勢にする内周傾斜面と、前記選択体の内周面に形成されて、カムを倒れた姿勢に維持する傾倒姿勢維持面と、を有することを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１６】
前記人力伝達体に、前記人力駆動力を検出するためのトルクセンサの磁歪発生部が形成されていることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１７】
前記クランク軸と前記低速用減速歯車との間の人力駆動力の伝達経路に、モータ側からの補助駆動力をクランク軸側に伝達しないようにする補助駆動力切断用の一方向クラッチが配設されていることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１８】
前記クランク軸の外周に、前記人力伝達体に係合された連動筒体が設けられ、この連動筒体と前記低速用減速歯車との間に、前記補助駆動力切断用の一方向クラッチが配設されていることを特徴とする請求項１７に記載の電動アシスト自転車。
【請求項１９】
前記連動筒体または前記人力伝達体の回転を検出する回転検出器が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の電動アシスト自転車。
【請求項２０】
前記無端状駆動力伝達体として、歯付きベルトが用いられていることを特徴とする請求項１〜１９の何れか１項に記載の電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バッテリなどの蓄電器から給電されるモータを有し、ペダルに加えられる踏力からなる人力駆動力をトルクセンサにより検出し、人力駆動力に対応したモータの補助駆動力（アシスト力）を加えることで、上り坂等でも楽に走行できる電動アシスト自転車は既に知られている。
【０００３】
この電動アシスト自転車において、モータなどが内蔵されたモータ駆動ユニットを、クランク軸が設けられている箇所に配設したものがある。このような配置構成の電動アシスト自転車は、重量が比較的大きいモータ駆動ユニットが、電動アシスト自転車の前後方向中央（すなわち、前輪と後輪との間の中間）の低い位置に配置される。したがって、この配置構成の電動アシスト自転車は、モータが前輪のハブや後輪のハブに内蔵されているものと比較して、前輪や後輪を持ち上げ易くて、走行路に段差があっても容易に乗り越えることができるなど、車体の取り回しがよく、また、走行安定性も良好である。
【０００４】
この種の電動アシスト自転車に設けられるモータ駆動ユニットとしては、大別して、図２５に示すように、クランク軸１０１の一端部近傍箇所に配設された人力駆動力出力輪体としての駆動スプロケット（前スプロケットや大ギヤとも称せられる）１０２とは別に、モータからの補助駆動力を出力する補助駆動力出力スプロケット１０３を備えた、いわゆる二軸式とも称せられるモータ駆動ユニット１００と、図２６、図２７に示すように、踏力による人力駆動力とモータによる補助駆動力とがモータ駆動ユニット２００の内部で合成され、合成された合力が駆動スプロケット２０１から出力されるいわゆる一軸式とも称せられるモータ駆動ユニット２００と、がある。
【０００５】
前記二軸式のモータ駆動ユニット１００は、例えば特許文献１等に開示されている。この二軸式のモータ駆動ユニット１００は、図２５に示すように、補助駆動力出力スプロケット１０３が、モータ駆動ユニット１００における駆動スプロケット１０２よりも後方の箇所から、モータ駆動ユニット１００のユニットケース１０４より外側に突出された状態で配設されている。そして、人力駆動力が出力される駆動スプロケット１０２と補助駆動力が出力される補助駆動力出力スプロケット１０３とのそれぞれが、無端状駆動力伝達体としてのチェーン１０５に噛み合わされており、チェーン１０５によって人力駆動力と補助駆動力が合成されて後輪側に伝達される。
【０００６】
補助駆動力出力スプロケット１０３のさらに後方には、補助駆動力出力スプロケット１０３に噛み合った後のチェーン１０５に噛み合って下方に案内するテンショナ装置（ガイド装置とも称せられる）１０６が配設されている。そして、このテンショナ装置１０６に設けられたテンションスプロケット１０７により、補助駆動力出力スプロケット１０３に噛み合うチェーン１０５の巻き角度を増加させている。
【０００７】
一方、いわゆる一軸式のモータ駆動ユニット２００は、例えば特許文献２等に開示されている。この一軸式のモータ駆動ユニット２００は、図２６、図２７に示すように、ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸２０２の外周に、セレーション結合などにより前記人力駆動力が伝達される筒状の人力伝達体２０３と、この人力伝達体２０３を介して伝達された人力駆動力とモータ２０４からの補助駆動力とが合成される合力体２０５とを配設している。そして、人力伝達体２０３からの人力駆動力が一方向クラッチ２０６を介して合力体２０５に伝達されるよう構成している。また、合力体２０５の一端部には、モータ２０４からの補助駆動力が減速機構２０７を介して伝達される大径歯車部２０５ａが形成され、合力体２０５の他端部には、無端状駆動力伝達体としてのチェーン２０８に噛み合わされる駆動力出力輪体としての駆動スプロケット２０１が取り付けられている。そして、合力体２０５において合成された合力が駆動スプロケット２０１からチェーン２０８を介して後輪側に伝達される。
【０００８】
図２６、図２７に示すように、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、チェーン２０８に駆動スプロケット２０１だけを噛み合わせて、人力駆動力と補助駆動力とを合成した合力をチェーン２０８に伝達する方式である。これに対して、二軸式のモータ駆動ユニット１００では、図２５に示すように、チェーン１０５に、人力駆動力を伝達する駆動スプロケット１０２と、補助駆動力を伝達する補助駆動力出力スプロケット１０３と、さらに、テンションスプロケット１０７と、を噛み合わせる必要がある。
【０００９】
このため、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、モータ２０４や減速機構２０７などの配置を工夫することで、モータ駆動ユニット２００の側面視した状態での面積（横方向からの投影面積）を、二軸式のモータ駆動ユニット１００の面積よりも小さくできる（コンパクト化できる）利点がある。また、いわゆるフロント変速機を装着しようとした場合に、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、駆動スプロケット２０１を多段にすることで前記フロント変速機を装着することが可能となる。一方、二軸式のモータ駆動ユニット１００は、チェーン１０５に駆動スプロケット１０２と補助駆動力出力スプロケット１０３とテンションスプロケット１０７とを噛み合わせる必要があるので、フロント変速機を装着することは困難である。さらに、一軸式のモータ駆動ユニット２００は、テンションスプロケット１０７などのテンショナ装置１０６を設けなくて済む利点もある。
【００１０】
なお、このような利点を有する一軸式のモータ駆動ユニット２００においては、クランク軸２０２からの人力駆動力が伝達される人力伝達体２０３の外周面とその対向部分に、人力駆動力を検出する磁歪式のトルクセンサ２０９が設けられる場合が多い。すなわち、人力伝達体２０３の外周面に磁歪発生部２０９ｂが形成されているとともに、この磁歪発生部２０９ｂに対向するように、磁歪発生部２０９ｂでの磁気の変動を検出するコイル２０９ａが配設されている。そして、左右のペダルを踏み込んだ際にクランク軸２０２が踏力（人力駆動力）により捩れるため、クランク軸２０２からの人力駆動力が伝達される人力伝達体２０３の捩れ状態を、前記トルクセンサ２０９により検出している。
【００１１】
ところで、このような一軸式のモータ駆動ユニット２００において、フロント変速機を装着する場合には、スポーツ用の自転車などに設けられているような外装変速機をクランク軸の側方に配設することが考えられる。すなわち、図２７に示すような駆動スプロケット２０１の箇所に、複数の駆動スプロケットを、クランク軸２０２の軸心方向に沿う方向（車幅方向とも称す）に対して位置をずらして配設するとともに、これらの駆動スプロケットの近傍に、チェーンを車幅方向に移動させるフロントディレーラを設けることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−２０８７１０号公報
【特許文献２】特開平１０−２５０６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このような一軸式のモータ駆動ユニットに外装変速機を設けた場合には以下のような問題を生じるおそれがある。
まず、複数の駆動スプロケットを横並びに配設する構成であるとともに、これらの複数の駆動スプロケットに対してチェーンを切り換る構成であるため、一般のチェーンよりも車幅方向に対して小さい寸法の（薄い）チェーンを用いる必要がある。しかしながら、この種の電動アシスト自転車では、人力駆動力だけでなく、補助駆動力も合わせられた力がチェーンに作用するため、一般のチェーンよりも車幅方向に対して小さい寸法の（薄い）チェーンを用いると、チェーンの耐用年数が極めて短い期間となって部品の交換の頻度が多くなったり、補助駆動力が不充分となったりする問題を生じる。
【００１４】
また、フロントディレーラを自転車に設ける場合には、駆動スプロケットの斜め上後方位置に設ける場合が多いが、この箇所は、電動アシスト自転車では、バッテリの載台やバッテリが配設されているため、これらの部品（載台やバッテリ）とフロントディレーラとが干渉して、両者を良好に配設することが困難であるという問題も生じる。
【００１５】
また、フロントディレーラが外部に露出して設けられるため、フロントディレーラや、チェーンとフロントディレーラとの噛み合い部分などが、走行中に障害物などに当接するなどして損傷したり、チェーンが外れたりする恐れがあり、信頼性が低下する。
【００１６】
また、電動アシスト自転車では、人力駆動力だけでなく、補助駆動力も合わせられた力がチェーンに作用するため、フロントディレーラとしても大きなトルクが作用した場合でも切り換えることが可能な専用のフロントディレーラを開発しなければならない。
【００１７】
なお、一軸式のモータ駆動ユニットに外装変速機を設ける代わりに、遊星歯車機構を用いた変速機を内装することが考えられるが、この場合には、遊星歯車機構を用いることに起因してトルクの伝達効率が低下するおそれがある。
【００１８】
これらの問題を解決する方法としては、図２８、図２９に示すように、ペダルからの人力駆動力が伝達されるクランク軸３０１の外周に、人力駆動力が伝達される筒状の人力伝達体３０２と、人力駆動力とモータ３０４からの補助駆動力とが合成された合力が伝達される合力伝達体３０５と、モータ３０４からの補助駆動力が異なる周速度（すなわち、異なる回転数）で伝達される低速用減速歯車３０８および高速用原則歯車３０９と、これらの減速歯車３０８、３０９に対して選択的に係合可能な選択クラッチ３１０と、を設けることが考えられる。
【００１９】
なお、選択クラッチ３１０は、合力伝達体３０５の軸心（クランク軸３０１の軸心でもある）に沿って移動自在かつ回転自在に配設する。ここで、モータ３０４からの補助駆動力は、モータ３０４の回転軸の端部に形成された小径のモータ軸減速歯車３１５、このモータ軸減速歯車３１５に噛み合う中間軸減速歯車３１６、中間軸３１７、中間軸減速歯車３１８、３１９などを介して、低速用減速歯車３０８および高速用減速歯車３０９に異なる周速度で伝達されるよう構成する。
【００２０】
また、選択クラッチ３１０は、ハンドルなどに取り付けられた変速レバー（図示せず）によってワイヤなどを介して移動されるクラッチ駆動部３１１によって、合力伝達体３０５の軸心（クランク軸３０１の軸心でもある）に沿って移動自在に構成する。
【００２１】
選択クラッチ３１０は、その内周側で合力伝達体３０５にスプライン結合され、選択クラッチ３１０の一側面内周に、低速用減速歯車３０８に形成された歯部３０８ａに係合可能とされた歯部３１０ａを形成する（図２１参照）。また、選択クラッチ３１０の他側面には、高速用減速歯車３０９に形成された係合孔３０９ａに係合可能とされた係合突部３１０ｂを形成する。
【００２２】
そして、図２８、図２９に示すように、選択クラッチ３１０の歯部３１０ａが低速用減速歯車３０８の歯部３０８ａに係合するように選択クラッチ３１０を位置させることで、比較的小さい回転数（低回転数）で回転する低速用減速歯車３０８を介してモータ３０４からの補助駆動力を合力伝達体３０５に伝達させる。また、図３０に示すように、選択クラッチ３１０の係合突部３１０ｂが高速用減速歯車３０９の係合孔３０９ａに係合するように選択クラッチ３１０を位置させることで、比較的大きい回転数（高回転数）で、モータ３０４からの補助駆動力を伝達させて、合力伝達体３０５に伝達させる。合力伝達体３０５に伝達された合力は、駆動スプロケット３２０およびチェーン３２１を介して後輪側に伝達される。
【００２３】
なお、図２８〜図３０において、３３０はモータ３０４や上記変速機構などが配設されるモータ駆動ユニット、３２５は人力伝達体３０２からの人力が伝達される連動筒体、３２６は補助駆動力切断用の一方向クラッチである。この補助駆動力切断用の一方向クラッチ３２６は、ペダルの回転を止めた際に、モータ３０４からの補助駆動力がペダル側に伝達されないようにする。
【００２４】
この図２８〜図３０に示すような構成を用いることで、変速させながら、合力を後輪側に伝達させることができる。また、モータ駆動ユニット３３０内に設けた減速機構により変速部（変速機構）を構成したものであり、複数の駆動スプロケットを有するいわゆる外装変速機を有する構成ではないので、一軸式のモータ駆動ユニットに外装変速機を設ける場合に必要となる車幅方向に対して小さい寸法の（薄い）チェーンを用いなくても済むとともに、フロントディレーラを設けなくて済む。
【００２５】
しかしながら、この図２８〜図３０に示すような構成では、選択クラッチ３１０により、低速用減速歯車３０８または高速用減速歯車３０９に選択的に係合させている。すなわち、低速用減速歯車３０８と高速用減速歯車３０９とは回転速度が異なるため、選択クラッチ３１０が低速用減速歯車３０８と高速用減速歯車３０９とに同時に係合することがないようにしなければならず、このために、選択クラッチ３１０が低速用減速歯車３０８と高速用減速歯車３０９との何れにも係合しない、いわゆるニュートラル状態（空転状態）を生じてしまう。
【００２６】
このように、選択クラッチ３１０が低速用減速歯車３０８と高速用減速歯車３０９との何れにも係合しない、いわゆるニュートラル状態では、人力駆動力や補助駆動力が後輪側に伝達されない状態となるため、ペダルが急に軽くなるなどして、電動アシスト自転車を漕いでいる搭乗者に不快感を与えるおそれがある。また、一時的に人力駆動力や補助駆動力が後輪側に伝達されないため、ニュートラル状態を介して低速用減速歯車３０８や高速用減速歯車３０９と係合させる際の変速時に大きな衝撃を発生し、搭乗者にショックを与えたり、減速歯車３０８、３０９の寿命が低下したり、異音を発生したりするおそれがある。
【００２７】
また、さらに、ニュートラル状態となった際に、何れか一方の合力減速歯車３０８、３０９に係合するように強制的に選択クラッチ３１０が移動するように構成することが考えられるが、この場合でも、一旦ニュートラル状態となってから切り換えられるため、同様の不具合を生じてしまう。
【００２８】
本発明は上記課題を解決するもので、変速機構をいわゆるモータ駆動ユニット内に設けることができるだけでなく、変速時に搭乗者に対して与える不快感やショックを最小限に抑えることができる電動アシスト自転車を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明は、モータを有するモータ駆動ユニットを備え、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である電動アシスト自転車であって、人力駆動力によって回転自在なクランク軸の外周に、前記人力駆動力が伝達される人力伝達体が配設され、前記クランク軸の外周に、人力駆動力とモータからの補助駆動力とが合成された合力が伝達される合力伝達体が配設され、複数の減速歯車と選択体とを有し、複数段の速度に切り換え可能な減速機構が設けられ、前記人力伝達体、前記合力伝達体、および前記減速機構が、前記モータ駆動ユニットの内部に配設され、前記減速機構は、低速用減速歯車と、高速用減速歯車と、前記低速用減速歯車から前記合力伝達体への駆動力伝達経路に配設された低速用一方向クラッチと、前記高速用減速歯車から前記合力伝達体への駆動力伝達経路に配設された高速用一方向クラッチと、前記高速用一方向クラッチに係脱自在に配設された前記選択体と、を有し、前記選択体は、前記高速用一方向クラッチへの係合時にはこの高速用一方向クラッチをフリー状態とし、前記高速用一方向クラッチからの離脱時にはこの高速用一方向クラッチを機能させることを特徴とする。また、本発明は、前記クランク軸と、前記モータとが、互いに異なる軸心を中心として回転するように配設されていることを特徴とする。また、本発明の前記減速機構は、前記クランク軸と平行に配設された中間軸と、この中間軸に設けられた複数の中間軸減速歯車と、を有し、前記低速用減速歯車は、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達され、前記高速用減速歯車は、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達されることを特徴とする。また、本発明の前記減速機構は、前記人力駆動力と前記補助駆動力とを合成し、かつ、前記人力駆動力と前記補助駆動力とが合成されてなる合力を変速し、前記減速機構を介して前記合力伝達体に伝達された合力が、クランク軸と同軸心の駆動力出力輪体と、この駆動力出力輪体に掛け渡された無端状駆動力伝達体とを介して、後輪に伝達されるよう構成されていることを特徴とする。なお、前記選択クラッチを、前記合力伝達体に対してスライド自在に配設させてもよい。また、前記無端状駆動力伝達体として、チェーンを用いてもよいが、これに代えて歯付きベルトを用いてもよい。
【００３０】
この構成において、選択体を、前記高速用一方向クラッチに係合させてフリー状態とすると、前記低速用一方向クラッチだけが作動するので、この低回転一方向クラッチを介して、モータからの補助駆動力が低回転で回転する前記低速用減速歯車からの力が前記合力伝達体に伝達されて出力される。
【００３１】
また、選択体を、前記高速用一方向クラッチにから離脱させると、前記低速用一方向クラッチに加えて前記高速用一方向クラッチも機能するので、この高速用一方向クラッチを介して、モータからの補助駆動力が高回転で回転する前記高速用減速歯車からの力が前記合力伝達体に伝達されて出力される。
【００３２】
このように構成することで、モータからの補助駆動力が、前記低速用減速歯車または前記高速用減速歯車の何れかに切り換えられて合力伝達体に伝達され、いわゆるニュートラル状態（空回転状態）となることはない。したがって、変速時に搭乗者に対して与える不快感やショックを最小限に抑えることができる。
【００３３】
また、前記低速用一方向クラッチと前記高速用一方向クラッチとをクランク軸の軸心に直交する方向に対して重ねて配設してもよい。この構成によれば、前記低速用一方向クラッチと前記高速用一方向クラッチとをクランク軸の軸心方向に対して異なる位置に配設した場合と比較して、前記低速用一方向クラッチと前記高速用一方向クラッチとを、クランク軸の軸心方向に対して少ない寸法で配設することができて、ひいてはモータ駆動ユニットをクランク軸の軸心方向に対してコンパクト化することができる。
【００３４】
また、制御部と、前記選択クラッチまたは前記選択クラッチに連動する連動部品の位置を検知する位置検知手段と、を設けるとよい。この構成によると、前記選択クラッチや連動部品などが低速用位置または高速用位置の何れにあるかを検知できるため、各位置に応じて補助駆動力を制御することが可能となる。また、この場合に、前記位置検知手段を、前記選択体または前記連動部品が、低速用位置にあること、または高速用位置にあること、または低速用位置と高速用位置との間の中間位置にあることとを検知可能に構成すると、低速用位置と高速用位置との間で切り換えつつあることなどを検知できるため、このような状況に応じたより良好な制御動作を行うことも可能となる。
【００３５】
また、この場合に、制御部を備え、前記減速装置が高速段側から低速段側に切り換えられた際に、前記制御部により補助駆動力を一時的に低下させるように前記モータを制御するとより好ましい。
【００３６】
この構成によれば、搭乗者などにより高速段から低速段への切り換え操作が行われるなどして、前記選択体や連動部品が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、補助駆動力が一時的に低下されるので、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。つまり、高速段から低速段への切り換え操作が行われる際には、比較的大きな力が作用し続けている場合が多いため、例えば前記高速用一方向クラッチのカム（ラチェット爪）が歯部などに係合した状態から外れて切断状態に変更され難いことがある。したがって、このような場合でも、上記のように補助駆動力を一時的に低下させることにより、例えば前記高速用一方向クラッチのカム（ラチェット爪）が歯部などから外れて切断し易くなる。
【００３７】
また、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記選択体によって前記高速用一方向クラッチのカムを倒すように力を付与する力付与機構が設けられていることが好ましい。この構成によれば、搭乗者などにより高速段から低速段への切り換え操作が行われるなどして、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記力付与機構により、前記選択体が前記高速用一方向クラッチのカムを倒すように力を付与され、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。
【００３８】
前記力付与機構は、前記選択体によって前記高速用一方向クラッチのカムを倒すように付勢する付勢手段と、この付勢手段の付勢力を利用して前記選択体をクランク軸の軸心方向に沿う方向に移動させる衝撃力を与える衝撃力発生手段と、を有することが好ましい。この構成によれば、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記衝撃力発生手段により前記選択体をクランク軸の軸心方向に沿う方向に移動させる衝撃力が与えられ、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。
【００３９】
前記衝撃力発生手段としては、前記選択体における、前記選択体を駆動させる選択体駆動アームと当接する面に設けられた突状部であってもよい。これにより、比較的簡単な構成で、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。
【００４０】
また、前記力付与機構は、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記選択体を前記高速用一方向クラッチに係合する方向に移動させる分力を発生させる傾斜面を有する構成であってもよい。この構成によれば、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記傾斜面により前記選択体を前記高速用一方向クラッチに係合する方向に移動させる分力が与えられ、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。
【００４１】
前記選択体と前記合力伝達体とが、前記クランク軸の軸心を中心として所定角度内で相対的に回動可能に嵌合され、前記選択体および前記合力伝達体の一方に前記傾斜面が形成され、前記選択体および前記合力伝達体の他方に前記傾斜面に当接する突起部が形成されていてもよい。これによっても、比較的簡単な構成で、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。
【００４２】
また、前記選択体と前記合力伝達体とが、前記クランク軸の軸心を中心として相対的に回動可能に嵌合されており、前記力付与機構が、前記選択体の内周面に形成され、高速用一方向クラッチのカムが起立した姿勢でも前記カムを収容可能な収容凹部と、この収容凹部に続いて形成されて、前記選択体の内周面の周方向に移動するほど小さい径の位置となるように傾斜してカムを倒れた姿勢にする内周傾斜面と、選択体の内周面に形成されて、カムを倒れた姿勢に維持する傾倒姿勢維持面と、を有する構成であってもよい。この構成によれば、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、高速用一方向クラッチのカムが前記収容凹部に収容された後、内周傾斜面に当接しながら倒れるように力が付与され、前記高速用一方向クラッチが結合状態から切断状態に切り換わりやすくなる。
【００４３】
なお、前記人力伝達体に、前記人力駆動力を検出するためのトルクセンサの磁歪発生部を形成してもよい。また、前記クランク軸と前記低速用減速歯車との間の人力駆動力の伝達経路に、モータ側からの補助駆動力をクランク軸側に伝達しないようにする補助駆動力切断用の一方向クラッチを配設してもよい。また、この場合に、前記クランク軸の外周に、前記人力伝達体に係合された連動筒体を設け、この連動筒体と前記低速用減速歯車との間に、前記補助駆動力切断用の一方向クラッチを配設してもよい。
【００４４】
この構成によれば、前記人力伝達体と前記低速用減速歯車との間に連動筒体を設けているので、前記人力伝達体に、前記人力駆動力を検出するためのトルクセンサの磁歪発生部が形成されている場合でも、前記選択クラッチの切換時の振動や前記補助駆動力切断用の一方向クラッチの振動が、前記人力伝達体に伝わり難くなり、この結果、連動筒体を設けない場合と比較して、トルクセンサの信頼性が向上する。
【００４５】
また、前記連動筒体または前記人力伝達体の回転を検出する回転検出器を設けてもよく、これによれば、前記連動筒体または前記人力伝達体の回転、すなわち、クランク軸の回転を検知することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、モータ駆動ユニットの内部に配設される減速機構として、クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達される低速用減速歯車と、前記クランク軸の外周に回転自在に配設されて、人力駆動力および補助駆動力が伝達される高速用減速歯車と、前記低速用減速歯車と合力伝達体との間に配設された低速用一方向クラッチと、前記高速用減速歯車と前記合力伝達体との間に配設された高速用一方向クラッチと、前記高速用一方向クラッチに係脱自在に配設された前記選択体と、を有する構成としたので、いわゆるニュートラル状態（空回転状態）となることなく、前記低速用減速歯車からの合力と前記高速用減速歯車からの合力とを良好に切り換えて前記合力伝達体に伝達して出力することができる。この結果、変速時に搭乗者に対して与える不快感やショックを最小限に抑えることができる。また、減速機構により、人力駆動力とモータからの補助駆動力とが合成された合力を変速する構成であるので、人力駆動力を変速した後に補助駆動力と合成する構成や、補助駆動力を変速した後に人力駆動力と合成する構成の場合よりも、力の出力範囲を広げることができる利点もある。
【００４７】
また、前記低速用一方向クラッチと前記高速用一方向クラッチとをクランク軸の軸心に直交する方向に対して重ねて配設することにより、モータ駆動ユニットをクランク軸の軸心方向に対してコンパクト化することができる。
【００４８】
また、制御部を備え、前記減速装置が高速段側から低速段側に切り換えられた際に、前記制御部により補助駆動力を一時的に低下させるように前記モータを制御することにより、高速用一方向クラッチを結合状態から切断状態に切り換え易くなり、変速動作を良好に行うことができて、信頼性が向上する。
【００４９】
また、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、前記選択体によって前記高速用一方向クラッチのカムを倒すように力を付与する力付与機構を設けると、変速動作を良好に行うことができて、信頼性が向上する。この場合に、前記力付与機構としては、前記選択体が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、衝撃力を与える衝撃力発生手段であってもよいし、前記選択体を前記高速用一方向クラッチに係合する方向に移動させる分力を発生させる傾斜面を有する構成であってもよい。また、前記力付与機構として、選択体の内周面に形成され、高速用一方向クラッチのカムが起立した姿勢でも前記カムを収容可能な収容凹部と、この収容凹部に続いて形成されて、前記選択体の内周面の周方向に移動するほど小さい径の位置となるように傾斜する内周傾斜面と、カムを倒れた姿勢に維持する傾倒姿勢維持面とを有する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車の全体側面図
【図２】同電動アシスト自転車の部分切欠側面図
【図３】（ａ）および（ｂ）は同電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの右側面図および右側面断面図
【図４】同電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの平面断面図で、変速段が低速（第１速）の状態
【図５】同電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの要部拡大平面断面図で、変速段が低速（第１速）の状態
【図６】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ同モータ駆動ユニットの低速用一方向クラッチと高速用一方向クラッチとの概念的な側面図で、（ａ）は変速段が低速（第１速）の状態であり、（ｂ）は変速段が高速（第２速）の状態
【図７】同モータ駆動ユニットの選択クラッチの断面図
【図８】同モータ駆動ユニットの平面断面図で、変速段が高速（第２速）の状態
【図９】同モータ駆動ユニットの要部拡大平面断面図で、変速段が高速（第２速）の状態
【図１０】（ａ）および（ｂ）は同モータ駆動ユニットの、クラッチ駆動アームやクラッチ駆動軸などを示す概略的な図で、（ａ）はクラッチ駆動アームやクラッチ駆動軸が低速（第１速）位置にある状態、（ｂ）はクラッチ駆動アームやクラッチ駆動軸が低速（第１速）位置と高速（第２速）位置との中間の位置にある状態
【図１１】同モータ駆動ユニットの、クラッチ駆動アームやクラッチ駆動軸などを示す概略的な図で、クラッチ駆動アームやクラッチ駆動軸が高速（第２速）位置にある状態
【図１２】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明の他の実施の形態に係る電動アシスト自転車におけるモータ駆動ユニットの選択クラッチの斜視図、正面図、および側面図（但し、選択クラッチの凹部における左側面部を省いた状態で示す）
【図１３】（ａ）および（ｂ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図および右側面図で、変速段が高速（第２速）の状態
【図１４】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図、右側面図、および部分切欠背面図で、高速（第２速）から低速（第１速）への切り換わり待ち状態
【図１５】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図、右側面図、および部分切欠背面図で、変速段が低速（第１速）に切り換わった状態
【図１６】（ａ）および（ｂ）は同モータ駆動ユニットの合力伝達体の側面図および斜視図
【図１７】本発明のその他の実施の形態に係る電動アシスト自転車におけるモータ駆動ユニットの合力伝達体の斜視図
【図１８】（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は本発明のその他の実施の形態に係る電動アシスト自転車におけるモータ駆動ユニットの選択クラッチの斜視図、正面図、および側面図（但し、選択クラッチの凹部における左側面部を省いた状態で示す）
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図および右側面図、要部拡大側面図および要部拡大断面図で、変速段が高速（第２速）の状態
【図２０】（ａ）〜（ｄ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図、右側面図、要部拡大側面図および要部拡大断面図で、高速（第２速）から低速（第１速）への切り換わり待ち状態
【図２１】（ａ）〜（ｄ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図、右側面図、要部拡大側面図および要部拡大断面図で、高速（第２速）から低速（第１速）への切り換わり待ち状態
【図２２】（ａ）〜（ｄ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図、右側面図、要部拡大側面図および要部拡大断面図で、高速（第２速）から低速（第１速）への切り換わり待ち状態
【図２３】（ａ）〜（ｄ）は同モータ駆動ユニットのクラッチ駆動アーム、選択クラッチ、合力伝達体、高速用一方向クラッチなどを示す図３（ｂ）のＡ−Ａ線矢視底面図、右側面図、要部拡大側面図および要部拡大断面図で、変速段が低速（第１速）に切り換わった状態
【図２４】本発明のさらに他の実施の形態に係る電動アシスト自転車のモータ駆動ユニットの平面断面図
【図２５】従来の電動アシスト自転車における二軸式のモータ駆動ユニットおよびその近傍箇所の側面図
【図２６】従来の電動アシスト自転車における一軸式のモータ駆動ユニットの側面図
【図２７】同一軸式のモータ駆動ユニットの平面断面図
【図２８】他の従来の一軸式のモータ駆動ユニットの平面断面図で、変速段が低速（第１速）の状態
【図２９】同他の従来の一軸式のモータ駆動ユニットの要部拡大平面断面図で、変速段が低速（第１速）の状態
【図３０】同他の従来の一軸式のモータ駆動ユニットの平面断面図で、変速部が高速（第２速）の状態
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車について図面に基づき説明する。なお、以下の説明における左右方向および前後方向とは、進行方向に向って当該電動アシスト自転車１に搭乗した状態での方向を言う。また、この発明の構成が以下で述べる構成に限定されるものではない。
【００５２】
図１、図２における１は本発明の実施の形態に係る電動アシスト自転車である。図１、図２などに示すように、この電動アシスト自転車１は、ヘッドパイプ２ａ、前フォーク２ｂ、メインパイプ２ｃ、立パイプ２ｄ、チェーンステー２ｅ、シートステー２ｆなどからなる金属製のフレーム２と、前フォーク２ｂの下端に回転自在に取り付けられた前輪３と、チェーンステー２ｅの後端に回転自在に取り付けられた後輪４と、前輪３の向きを変更するハンドル５と、サドル６と、踏力からなる人力駆動力がかけられるクランク７およびペダル８と、補助駆動力（アシスト力）を発生させる駆動源としての電動のモータ２１（図４など参照）およびこのモータ２１を含めた各種の電気的制御を行う制御部２４（図４参照）などが設けられたモータ駆動ユニット２０と、モータ２１に駆動用の電力を供給する二次電池からなるバッテリ１２と、ハンドル５などに取り付けられて、搭乗者などが操作可能で、後述する減速機構２５の変速機能の速度（低速（第１速）または高速（第２速））を設定する変速段手元操作部１８と、ハンドルなどに取り付けられて、搭乗者などが操作可能で、当該電動アシスト自転車１の電源の切り換えや走行モードなどを設定する手元設定部（図示せず）と、クランク軸７ａと同軸心で一体的に回転するように取り付けられ、人力駆動力および補助駆動力が合わされた合力を出力する駆動力出力輪体としての駆動スプロケット（前スプロケット、クランクスプロケットや前ギヤとも称せられる）１３と、後輪４のハブ（後ハブとも称する）９に取り付けられた後部輪体としての後スプロケット（後ギヤとも称せられることがある）１４と、駆動スプロケット１３と後スプロケット１４とにわたって回転可能な状態で無端状に巻回された無端状駆動力伝達体としてのチェーン１５と、チェーン１５などを側方から覆うチェーンカバー１７と、などを備えている。
【００５３】
なお、バッテリ１２は蓄電器の一例であり、二次電池が好適であるが、蓄電器の他の例としてはキャパシタなどであってもよい。なお、クランク７は、左右にそれぞれ設けられるクランクアーム７ｂと、左右のクランクアーム７ｂ同士を連結するクランク軸７ａとからなり、クランクアーム７ｂの端部にペダル８が回転自在に取り付けられている。
【００５４】
図１、図２に示すように、この電動アシスト自転車１においても、モータ駆動ユニット２０が、クランク軸７ａの略後方など、前輪３と後輪４との間の中間位置（より詳しくは中間位置の下部）に配置されている。そして、このような配置構成にすることで、重量が比較的大きいモータ駆動ユニット２０が、電動アシスト自転車１の前後方向中央に配置されるため、前輪３や後輪４を持ち上げ易くて、走行路に段差があっても容易に乗り越えることができるなど、電動アシスト自転車１の車体（フレーム２など）の取り回しがよく、また、走行安定性も良好とされている。
【００５５】
図３（ａ）および（ｂ）はモータ駆動ユニット２０の右側面図および右側面断面図、図４はモータ駆動ユニット２０の平面横断面図である。
図３（ａ）、（ｂ）、図４に示すように、モータ駆動ユニット２０は、モータケース２２ａ、左側ケース２２ｂ、右側ケース２２ｃからなるユニットケース２２により外殻部などが構成され、モータ駆動ユニット２０の前部をクランク軸７ａが左右に貫通している。また、クランク軸７ａの外周に、クランク軸７ａからの人力駆動力が伝達される略筒状の人力伝達体２８と、人力伝達体２８からの人力駆動力が伝達される連動筒体２３と、連動筒体２３からの人力駆動力が一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０などを介して伝達されるとともに、人力駆動力とモータ２１からの補助駆動力とを合成した合力を駆動スプロケット１３に伝達する合力伝達体２９と、が配設されている。
【００５６】
また、ユニットケース２２の前側右寄り箇所から前後方向中央部などにかけて、複数対の減速用歯車３６〜４１などを有する減速機構２５が配設され、この実施の形態では、後述するように、減速機構２５において内装変速機（内装型の変速部）としての機能も付与している。また、ユニットケース２２内の後部左側にモータ２１が配設され、ユニットケース２２内の後部右側に、各種の電気的制御を行う電子部品が設けられた制御基板２４ａや各種情報の記憶部などを有する制御部２４が配設されている。
【００５７】
モータ駆動ユニット２０についてさらに詳しく述べると、図４、図５、図６などに示すように、クランク軸７ａが、モータ駆動ユニット２０の前部を左右に貫通した状態で軸受２６、２７により回転自在に配設され、このクランク軸７ａにおける左側寄り部分の外周に、セレーション部（またはスプライン部）７ｃを介して、筒状の人力伝達体２８が一体的に回転する状態で嵌め込まれている。なお、人力伝達体２８の内周におけるクランク軸７ａのセレーション部（またはスプライン部）７ｃに対応する箇所にもセレーション部（またはスプライン部）２８ｂが形成されてクランク軸７ａのセレーション部（またはスプライン部）７ｃと噛み合っている。
【００５８】
人力伝達体２８の外周表面には、磁気異方性を付与した磁歪発生部３１ｂが形成されているとともに、その外周に一定の隙間（空間）を介してコイル３１ａが配設され、これらの磁歪発生部３１ｂおよびコイル３１ａにより磁歪式のトルクセンサ（人力検知部）３１が構成されている。これにより、クランク軸７ａからの人力駆動力が人力伝達体２８に伝達されるとともに、トルクセンサ３１により人力駆動力が検出される。また、この磁歪式のトルクセンサ３１では、磁歪発生部３１ｂが、人力伝達体２８の軸心方向に対して例えば＋４５度と−４５度とをなす螺旋形状に形成されている。そして、人力伝達体２８に人力駆動力が伝達されると、人力伝達体２８の表面の磁歪発生部３１ｂに歪みが発生して透磁率の増加部分と減少部分とが発生するため、コイル３１ａのインダクタンス差を測定することでトルク（人力駆動力）の大きさを検出できるよう構成されている。
【００５９】
連動筒体２３は、クランク軸７ａの外周における人力伝達体２８の右側に隣接した箇所で、クランク軸７ａに対して回転自在の状態で配設されているが、人力伝達体２８の右端部外周に形成されたセレーション部（またはスプライン部）２８ａと、連動筒体２３の左端部内周に形成されたセレーション部（またはスプライン部）２３ａとで嵌合されて、人力伝達体２８と一体的に回転する。なお、この実施の形態では、人力伝達体２８のセレーション部（またはスプライン部）２８ａに、連動筒体２３の左端部内周に形成されたセレーション部（またはスプライン部）２３ａが外側から嵌合されている。
【００６０】
また、この実施の形態では、連動筒体２３の左側部分の外周に、連動筒体２３の回転状態を検出するための回転検出体１１が取り付けられている。また、回転検出体１１を左右から微小隙間をあけて挟むように、回転検出器１０がユニットケース２２側に取り付けられて固定されている。例えば、回転検出器１０は、出射部と受光部とからなる対となった光センサが回転検出体１１の回転方向に２つ並べられて構成され、回転検出体１１は、くし（櫛）歯状に外周方向に延びる多数の歯部（遮光部）を有している。そして、回転検出体１１の歯部が回転検出器１０の出射部と受光部との間を通過することにより、光の入射状態と遮光状態とを回転検出器１０により電気的に検知して、この信号を入力する制御部２４において、連動筒体２３の回転量および回転方向を検知する。なお、光センサに代えて磁気センサを設けて連動筒体２３の回転量および回転方向を検知してもよい。ここで、連動筒体２３は人力伝達体２８と一体的に回転し、人力伝達体２８はクランク軸７ａと一体的に回転するため、連動筒体２３の回転量および回転方向を検知することで、クランク軸７ａやペダル８の回転量や回転方向も検知できるよう構成されている。
【００６１】
また、連動筒体２３の右側部分の外周に、一方向クラッチ（補助駆動力切断用の一方向クラッチ）３０を介して、減速機構２５に設けられた低速用減速歯車（減速歯車の１つ）３６が配設されている。そして、ペダル８を漕いで前進している場合には、連動筒体２３に伝達された人力駆動力が減速機構２５の低速用減速歯車３６に伝達される。
【００６２】
図４に示すように、モータ２１はモータ軸受３２、３３によりその回転軸２１ａおよびロータ部２１ｂが回転自在に支持されている。また、モータ２１の回転軸２１ａが右側方に突出され、この突出部の外周に後述するモータ軸減速歯車４０が形成されている。
【００６３】
図４、図５に示すように、減速機構２５は、クランク軸７ａと平行に配設された中間軸４４と、低速用減速歯車３６および後述する高速用減速歯車４１を含む複数対（この実施の形態では３対）の減速歯車３６〜４１と、低速用一方向クラッチ５１および高速用一方向クラッチ５２と、高速用一方向クラッチ５２に係脱自在な選択体としての選択クラッチ４５となど、を有する。そして、減速機構２５は、クランク軸７ａを通して伝達された人力駆動力とモータ２１から伝達された補助駆動力とを合成し、かつ、前記人力駆動力と前記補助駆動力とが合成されてなる合力を、変速可能な状態で、合力伝達体２９に伝達する。
【００６４】
中間軸４４は、モータ駆動ユニット２０の前後方向中央部において左右に延びてクランク軸７ａと平行な姿勢で、軸受３４、３５により回転自在に支持された状態で配設されている。中間軸４４には、人力駆動力切断用の一方向クラッチ４７と、大径の第１の中間軸減速歯車３７と、小径の第２の中間軸減速歯車３８と、小径であるが第２の中間軸減速歯車３８よりも大径である第３の中間軸減速歯車３９と、などが取り付けられている。そして、人力駆動力切断用の一方向クラッチ４７が切断されていない場合には、第１〜第３の中間軸減速歯車３７〜３９は中間軸４４とともに一体的に回転する。
【００６５】
モータ２１の回転軸２１ａに形成されたモータ軸減速歯車４０は小径とされて、大径の第１の中間軸減速歯車３７に噛み合う。これにより、モータ２１の回転が減速され、モータ２１からの補助駆動力のトルクが増幅されて中間軸４４側に伝達される。小径の第２の中間軸減速歯車３８は、クランク軸７ａの外周に回転自在に配設された大径の低速用減速歯車３６に噛み合う。これにより、中間軸４４に伝達された補助駆動力のトルクがさらに増幅されて低速用減速歯車３６に伝達される。小径の第３の中間軸減速歯車３９は、クランク軸７ａの外周に回転自在に配設された大径（但し、低速用減速歯車３６よりも小径）の高速用減速歯車４１に噛み合う。これにより、中間軸４４に伝達された補助駆動力のトルクがさらに増幅されて高速用減速歯車４１に伝達される。なお、高速用減速歯車４１は低速用減速歯車３６よりも高速で回転される。また、人力駆動力切断用の一方向クラッチ４７は、中間軸４４と第１の中間軸減速歯車３７との間に配設され、人力伝達減速歯車３６側からの人力駆動力をモータ２１側に伝達しないように動作し、補助駆動力を発生していない場合に、ペダル８からの力によりモータ２１が回転されることを阻止して搭乗者のペダル８を回す力を軽減している。
【００６６】
図５などに示すように、低速用減速歯車３６は、歯部３６ａの基部よりも右側に延びる小径の筒状部３６ｂを有し、クランク軸７ａの外周に回転自在に配設されている。また、低速用減速歯車３６の筒状部３６ｂの外周に、低速用一方向クラッチ５１が組み付けられ、低速用一方向クラッチ５１のカム（ラチェット爪）５１ａは、合力伝達体２９に形成された中径筒状部２９ａの内周側に形成された歯部２９ｄ（図５、図６等参照）に対して係脱自在とされている。合力伝達体２９は、クランク軸７ａの外周に、回転自在に配設されており、左側に位置する中径筒状部２９ａと右側に位置する小径筒状部２９ｂとを有する。そして、合力伝達体２９における小径筒状部２９ｂの端部外周に、駆動スプロケット１３が取り付けられて、駆動スプロケット１３が合力伝達体２９と一体的に回転する。
【００６７】
図５、図６などに示すように、合力伝達体２９の小径筒状部２９ｂにおける左側寄り箇所の外周に、軸受５３を介して、高速用減速歯車４１が回転自在に配設されている。高速用減速歯車４１の左側部分の内周には、高速用一方向クラッチ５２に係脱自在の歯部４１ａが形成されている。また、合力伝達体２９の中径筒状部２９ａにおける右寄り箇所の外周に、高速用一方向クラッチ５２が取り付けられている。そして、高速用一方向クラッチ５２の外周側に突出する（起立する）ようにスプリング（環状のコイルばね）Ｓにより付勢されている高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａは、所定方向に回転する場合には、高速用減速歯車４１の歯部４１ａに係合して一体的に回転する。また、この実施の形態においては、図４、図５などに示すように、低速用一方向クラッチ５１と高速用一方向クラッチ５２とがクランク軸７ａの軸心に直交する方向に対して重なるように配設されているが、これに限るものではない。
【００６８】
図５〜図７などに示すように、合力伝達体２９の中径筒状部２９ａにおける左寄り箇所の外周には、スプライン部２９ｃ、４５ａを介して、選択クラッチ４５が軸方向に移動自在に配設されている。図７に簡略的に示すように、選択クラッチ４５の内周面の左寄り箇所には、内側に突出するスプライン部４５ａが形成されているとともに、選択クラッチ４５の内周面の右寄り箇所角部には、側方ほど外周側に広がって高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａを倒れた姿勢（非起立姿勢）に案内する傾斜面４５ｂが形成されている。また、選択クラッチ４５の外周面には凹部４５ｃが形成され、この凹部４５ｃには、略Ｃ字形状の把持アーム部を有するクラッチ駆動アーム４８がはめ込まれている。図３（ｂ）、図１０などに示すように、このクラッチ駆動アーム４８は、クランク軸７ａと平行な姿勢で移動可能な姿勢で支持されたクラッチ駆動軸４９とともに移動自在とされている。また、クラッチ駆動軸４９に外嵌されたワッシャ４２を介して、クラッチ駆動アーム４８に隣接してクラッチ連動筒４３が配設され、このクラッチ連動筒４３はクラッチ駆動アーム４８とともに移動可能とされている。
【００６９】
そして、クラッチ駆動アーム４８とともに選択クラッチ４５が、図４、図５に示すように、右寄り位置にあるときは、図５、図６（ａ）に示すように、高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａが倒れた姿勢となって、高速用一方向クラッチ５２と高速用減速歯車４１とが離反し、高速用減速歯車４１からの力が合力伝達体２９に伝達されない状態となる。一方、図８、図９に示すように、クラッチ駆動アーム４８とともに選択クラッチ４５が、左寄り位置にあるときは、選択クラッチ４５が高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａに対して離反し、これにより、高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａが起立可能な状態となる。この結果、高速用一方向クラッチ５２と高速用減速歯車４１とが係合して、高速用減速歯車４１からの力を合力伝達体２９に伝達可能な状態となる。
【００７０】
ここで、図１０、図１１などに示すように、クラッチ駆動アーム４８が取り付けられているクラッチ駆動軸４９は、変速段手元操作部１８の操作を伝達する変速用ケーブル５５の端部に係合して支点５６ａを中心に回動する伝達リンク５６を介して、駆動される。クラッチ駆動アーム４８やクラッチ駆動軸４９とともに移動自在に支持されたクラッチ連動筒４３には、小径筒状部４３ｂと、この小径筒状部４３ｂの端部から径方向に傾斜して広がる傾斜面４３ｃと、この傾斜面４３ｃの端部に続く大径部４３ｄとが形成されている。また、クラッチ連動筒４３の近傍箇所には、クラッチ駆動アーム４８に連動してクラッチ連動筒４３の位置を検出するための２つの位置検出センサ（位置検知手段）５７、５８が配設されている。なお、図１０、図１１における２２ｃ、２２ｄは、クラッチ駆動軸４９を軸心方向に移動可能に支持している支持部、５９は、クラッチ駆動軸４９に取り付けられて、伝達リンク５６の先端アーム５６ｂに係合する係合リング、４６は、クラッチ駆動軸４９や、選択クラッチ４５、クラッチ連動筒４３を、図１０などにおける右方向に移動する方向（選択クラッチ４５が高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａに係合する方向）に付勢するクラッチ付勢ばねである。
【００７１】
そして、変速段手元操作部１８の操作に伴って、変速用ケーブル５５、クラッチ駆動軸４９、クラッチ駆動アーム４８などを介して、選択クラッチ４５が移動するよう構成されている。例えば、変速段手元操作部１８を低速段（第１段）にしている場合（クラッチ駆動アーム４８や選択クラッチ４５などが低速用位置である場合）には、図１０（ａ）に示すように、第１、第２の位置検出センサ５７、５８の検出部５７ａ、５８ａが両方とも押圧されていない状態とされてＯＮ状態とされる。変速段手元操作部１８を低速段（第１段）から高速段（第２段）に移動させる途中の場合（クラッチ駆動アーム４８や、クラッチ連動筒４３、選択クラッチ４５などが中間位置の場合）には、図１０（ｂ）に示すように、第１の位置検出センサ５７はその検出部５７ａが押圧されてＯＦＦ状態となり、第２の位置検出センサ５８はその検出部５８ａが非押圧状態であるため、ＯＮ状態のままである。変速段手元操作部１８を高速段（第２段）に設定している場合（クラッチ駆動アーム４８や、クラッチ連動筒４３、選択クラッチ４５などが高速用位置である場合）には、図１１に示すように、第１、第２の位置検出センサ５７、５８の検出部が両方とも押圧状態とされてＯＦＦ状態となる。
【００７２】
そして、選択クラッチ４５に連動する連動部品としてのクラッチ駆動アーム４８やクラッチ連動筒４３が高速用位置側から低速用位置側、例えば、高速用位置から中間位置に移動したことを位置検知センサ５７、５８により検知した際には、制御部２４により補助駆動力を一時的に低下させるようにモータ２１を制御して、高速段から低速段への切り換え動作が良好に行われるようになっている。
【００７３】
上記構成において、変速段手元操作部１８が低速段（第１段）にされている場合は、図４、図５、図６（ａ）に示すように、選択クラッチ４５が高速用一方向クラッチ５２に係合して、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが倒れた姿勢（非起立姿勢）とされている。これにより、合力伝達体２９は、高速用減速歯車４１とは離反し、低速用一方向クラッチ５１を介して低速用減速歯車３６のみ接続された状態となる。したがって、モータ２１からの補助駆動力が低回転で回転する低速用減速歯車３６からの力が人力駆動力と合わされて合力伝達体２９に伝達されて駆動スプロケット１３から出力される。
【００７４】
上記構成において、変速段手元操作部１８が高速段（第２段）にされている場合は、図６（ｂ）、図７〜図９、に示すように、選択クラッチ４５が高速用一方向クラッチ５２から離脱して、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが起立可能な姿勢とされている。これにより、合力伝達体２９は、高速用一方向クラッチ５２を介して高速用減速歯車４１と接続可能であり、かつ低速用一方向クラッチ５１を介して低速用減速歯車３６にも接続可能な状態となる。ただし、高速用減速歯車４１が低速用減速歯車３６よりも高速で回転しているため、低速用減速歯車３６は空回り状態となり、高速用減速歯車４１が接続される。したがって、モータ２１からの補助駆動力が高回転で回転する高速用減速歯車４１からの力が人力駆動力と合わされて合力伝達体２９に伝達されて駆動スプロケット１３から出力される。
【００７５】
このように構成することで、モータ２１からの補助駆動力が、低速用減速歯車３６または高速用減速歯車４１の何れかに切り換えられて合力伝達体２９に伝達され、いわゆるニュートラル状態（空回転状態）となることはない。したがって、変速時にペダル８が急に軽くなるなどして、電動アシスト自転車１を漕いでいる搭乗者に不快感を与えることを防止できる。また、一旦、ニュートラル状態となる場合のように、変速時に大きな衝撃を発生して、搭乗者にショックを与えたり、減速歯車３６〜４１の寿命が低下したり、異音を発生したりすることがなくなり、信頼性が向上する。また、減速機構２５により、人力駆動力とモータ２１からの補助駆動力とが合成された合力を変速する構成であるので、人力駆動力を変速した後に補助駆動力と合成する構成や、補助駆動力を変速した後に人力駆動力と合成する構成の場合よりも、力の出力範囲を広げることができる利点もある。
【００７６】
また、上記構成によれば、低速用一方向クラッチ５１と高速用一方向クラッチ５２とをクランク軸７ａの軸心に直交する方向に対して重ねて配設している。したがって、この構成によれば、低速用一方向クラッチ５１と高速用一方向クラッチ５２とをクランク軸７ａの軸心に直交する方向に対して異なる位置に配設した場合と比較して、低速用一方向クラッチ５１と高速用一方向クラッチ５２とを、クランク軸７ａの軸心方向に対して少ない寸法で配設することができて、コンパクト化することができる。ただし、これに限るものではなく、低速用一方向クラッチ５１と高速用一方向クラッチ５２とをクランク軸７ａの軸心方向に対して異なる位置に配設してもよく、この場合でもニュートラル状態（空回転状態）となることなく、良好に変速できる。
【００７７】
また、上記構成によれば、選択クラッチ４５に連動する連動部品であるクラッチ駆動アーム４８やクラッチ連動筒４３の位置を検知する位置検知手段としての位置検出センサ５７、５８を備えているため、選択クラッチ４５やクラッチ駆動アーム４８、クラッチ連動筒４３などが低速用位置（第１段位置）または高速用位置（第２段位置）の何れにあるかを検知できる。これにより、低速用位置と高速用位置とのそれぞれの変速段に応じて補助駆動力を制御することが可能となる。
【００７８】
また、上記構成によれば、位置検出センサ５７、５８により、選択クラッチ４５やクラッチ駆動アーム４８、クラッチ連動筒４３（連動部品）が低速用位置や高速用位置だけでなく、低速用位置と高速用位置との間の中間位置にあることも検知できるため、低速用位置と高速用位置との間で切り換えつつあることなども検知でき、このような状況に応じたより細かく良好な制御動作（補助駆動力に関する制御動作など）を行うことも可能となる。
【００７９】
また、上記構成によれば、搭乗者などにより高速段から低速段への切り換え操作（いわゆるシフトダウン操作）が行われるなどして、クラッチ駆動アーム４８が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、補助駆動力が一時的に低下されるので、高速用一方向クラッチ５２が結合状態から切断状態に切り換わり易くなる。つまり、高速段から低速段への切り換え操作が行われる際には、上り坂などを走行してペダル８を踏み込んでいる場合など、比較的大きな力が作用し続けている場合が多いため、例えば高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが高速用減速歯車４１の歯部などに強く当接して、係合状態から外れて切断状態に変更され難い（カム５２ａが起立したままの状態となる）ことがある。すなわち、この際には、クラッチ駆動アーム４８が高速用位置側から低速用位置側に移動する方向に、クラッチ付勢ばね４６の付勢力が作用するだけであるため、高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａが係合状態から外れて切断状態に変更され難い。これに対して、本実施の形態では、上記のように補助駆動力を一時的に低下させるので、これにより、例えば高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａが高速用減速歯車４１の歯部などから外れて切断し易くなり、変速を行い易くなって利便性が向上する。
【００８０】
また、上記構成によれば、人力伝達体２８と低速用減速歯車３６との間に連動筒体２３を設けているので、人力伝達体２８に、人力駆動力を検出するためのトルクセンサ３１の磁歪発生部３１ｂが形成されている場合でも、選択クラッチ４５の切換時の振動や補助駆動力切断用の一方向クラッチ３０の振動が、人力伝達体２８に伝わり難くなり、この結果、連動筒体３３を設けない場合と比較して、トルクセンサ３１の信頼性が向上する。
【００８１】
また、上記構成によれば、連動筒体３３の回転を検出する回転検出器１０を設けたことにより、連動筒体３３や人力伝達体２８の回転、すなわち、クランク軸７ａの回転を検知することができる。なお、回転検出器１０により連動筒体３３の回転を検出する代わりに、人力伝達体２８の回転を回転検出器１０により検出するように構成してもよい。
【００８２】
また、上記構成では、ハンドル５に取り付けられた変速段手元操作部１８による変速段の切り換え動作が、変速用ケーブル５５を介して、クラッチ駆動アーム４８や選択クラッチ４５に伝達されて変速される場合を述べた。しかしこれに限るものではなく、変速段手元操作部１８による変速段の切り換え動作を検知する検知センサなどを設けるとともに、クラッチ駆動アーム４８や選択クラッチ４５を移動させるクラッチ移動用モータなどを設けて、変速段手元操作部１８による変速段の切り換え動作を検知した際に、前記クラッチ移動用モータにより、クラッチ駆動アーム４８や選択クラッチ４５を移動させてもよい。
【００８３】
また、上記構成においては、高速段から低速段への切り換え操作（いわゆるシフトダウン操作）が行われる際に、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが高速用減速歯車４１の歯部などに強く当接して、係合状態から外れて切断状態に変更され難いことがある。したがって、上記実施の形態では、選択クラッチ４５に連動するクラッチ駆動アーム４８やクラッチ連動筒４３の位置を検知する位置検出センサ５７、５８を設けて、クラッチ駆動アーム４８やクラッチ連動筒４３が高速用位置側から低速用位置側に移動したことを位置検出センサ５７、５８により検知した際に、制御部２４により補助駆動力を一時的に低下させるようにモータ２１を制御するようにした。
【００８４】
しかし、上記構成に限るものではなく、上記実施の形態の構成（クラッチ駆動アーム４８などの位置を検出する手段を設けて、クラッチ駆動アーム４８などが高速用位置側から低速用位置側に移動したことを検知した際に、補助駆動力を一時的に低下させる構成）に加えて、または、この構成に代えて、クラッチ駆動アーム４８などが高速用位置側から低速用位置側に移動される際（いわゆるシフトダウンされる際）に、選択クラッチ４５などにより高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａを倒すように力を付与する力付与機構を設けてもよい。
【００８５】
図１２〜図１６はこの力付与機構を備えた構成を示すものである。
この実施の形態では、図１２〜図１５に示すように、選択クラッチ４５の凹部４５ｃにおけるクラッチ駆動アーム４８が当接する右側面に、左側に突出する突状部４５ｄが周方向に複数形成されている。なお、この実施の形態では、選択クラッチ４５の突状部４５ｄの両側が、突状部４５ｄが設けられていない箇所に対して傾斜して接続されている。また、この実施の形態でも、図１０、図１１に示す場合と同様に、付勢手段としてのクラッチ付勢ばね４６を有しており（図１０、図１１参照）、クラッチ付勢ばね４６の付勢力によりクラッチ駆動アーム４８が、図１０、図１１における右側（選択クラッチ４５が高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａ側に係合する方向）に付勢されている。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）では、選択クラッチ４５における突状部４５ｄがわかりやすくなるように、選択クラッチ４５の凹部４５ｃにおける左側面を省いた状態で示している。
【００８６】
そして、図１３（ａ）、（ｂ）、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように（図１３（ａ）、（ｂ）は変速段が高速（第２速）の状態を示し、図１４（ａ）〜（ｃ）は変速段が高速（第２速）から低速（第１速）への切り換わり待ち状態を示す）、クラッチ駆動アーム４８などが高速用位置の状態から低速用位置（図１３における右側）へ移動しようとした際に、クラッチ付勢ばね４６の付勢力がクラッチ駆動アーム４８に作用する。これにより、クラッチ駆動アーム４８の先端部４８ｂの右側面部が、合力伝達体２８とともに回転する選択クラッチ４５の突状部４５ｄに当接しながら回転する。なお、図１５（ａ）〜（ｃ）はクラッチ駆動アーム４８などが低速用位置へ移動し終わった状態を示している。
【００８７】
これにより、選択クラッチ４５が高速段側（図１３（ａ）、図１４（ａ）などにおける右側）に力（クラッチ駆動アーム４８の先端部４８ｂの右側面部が、選択クラッチ４５の突状部４５ｄを乗り越える際の衝撃力）を与えられながら回転し、選択クラッチ４５により高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが倒れ易くなり、高速用一方向クラッチ５２が係合状態から外れて切断状態に変更され易くなる。すなわち、選択クラッチ４５の突状部４５ｄは、付勢手段としてのクラッチ付勢ばね４６の付勢力を利用して、選択クラッチ４５をクランク軸７ａの軸心方向に沿う方向に移動させる衝撃力を与える衝撃力発生手段として機能する。
【００８８】
さらに、図１４（ｃ）、図１５（ｃ）、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、選択クラッチ４５の内周面には、内径側に突出して、合力伝達体２９に対する回り止め（スプライン部４５ａ）としても機能する突起部４５ａ’が周方向に対して複数形成されている。これに対応して、合力伝達体２９の外周には、選択クラッチ４５の突起部４５ａ’に噛み合ってスプライン部２９ｃとしても機能する段差部２９ｃ’（図１６（ａ）、（ｂ）に示す、太径面２９ｆと細径面２９ｇとの間の段差部分）が形成されている。ここで、合力伝達体２９と選択クラッチ４５とは周方向にある角度だけ回動可能となるように、周方向に対して隙間を開けた状態で形成されているとともに、細径面２９ｇが右側ほど広がるように、段差部２９ｃ’の一部（詳しくは、合力伝達体２９の回転方向の下流側の面の段差部２９ｃ’）には傾斜面２９ｈが形成されている。
【００８９】
そして、合力伝達体２９と選択クラッチ４５とは周方向にある角度だけ回動可能とされているため、選択クラッチ４５の突起部４５ｄは合力伝達体２９の段差部２９ｃ’における、合力伝達体２９の回転方向の下流側の面に当接し、クラッチ駆動アーム４８などが高速用位置から低速用位置へ移動しようとした際には、選択クラッチ４５の突起部４５ａ’が合力伝達体２９の段差部２９ｃ’における傾斜面２９ｈに当接する。この結果、傾斜面２９ｈからの反力に基づく分力よって、選択クラッチ４５が、高速段側（図１６などにおける右側）に移動するように力（分力）を与えられながら右側に移動することが促される。これにより、選択クラッチ４５によって高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが倒れる方向により強い力で押圧されて倒れやすくなり、高速用一方向クラッチ５２が係合状態から外れて切断状態に変更され易くなる。
【００９０】
このように、この実施の形態では、クラッチ付勢ばね４６や、選択クラッチ４５の突状部（衝撃力発生手段）４５ｄ、合力伝達体２９の段差部２９ｄの傾斜面２９ｈ、選択クラッチ４５の突起部４５ａ’により、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａを倒すように力を付与する力付与機構が構成されている。そして、この力付与機構により、高速段から低速段への切り換え操作（いわゆるシフトダウン操作）が行われる際に、選択クラッチ４５によって高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが比較的容易に倒されて、高速用一方向クラッチ５２が切断状態に良好に変更され、高速段から低速段への切り換え動作が良好に行われる。この結果、電動アシスト自転車１としての信頼性が向上する。
【００９１】
また、上記実施の形態によれば、力付与機構として、付勢手段としてのクラッチ付勢ばね４６の付勢力を利用して、選択クラッチ４５をクランク軸７ａの軸心方向に沿う方向に移動させる衝撃力を与える衝撃力発生手段としての突状部４５ｄと、選択クラッチ４５が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、選択クラッチ４５を高速用一方向クラッチ５２に係合する方向に移動させる分力を発生させる傾斜面２９ｈとを有する。したがって、突状部４５ｄによる衝撃力発生機能と傾斜面２９ｈによる分力発生機能との相乗効果により、いわゆるシフトダウン時の高速用一方向クラッチ５２の解除機能が極めて良好に作用して、高速段から低速段への切り換え動作が極めて良好に行われ、電動アシスト自転車１としての信頼性が一層向上する。
【００９２】
しかしながら、これに限るものではなく、突状部４５ｄによる衝撃力発生機能と傾斜面２９ｈによる分力発生機能との何れか一方だけを力付与機構として有している構成であってもよく、これによっても、これらの高速段から低速段への切り換え動作を良好に行わせる機能は発揮される。
【００９３】
なお、上記実施の形態では、分力発生機能を生じる傾斜面２９ｈが合力伝達体２９の外周に形成され、傾斜面２９ｈに当接する突起部４５ａ’が選択クラッチ４５に形成されている場合を述べたが、これに限るものではなく、分力発生機能を生じる傾斜面を選択クラッチ４５に形成し、傾斜面に当接する突起部を合力伝達体２９に形成してもよい。
【００９４】
また、図１２〜図１６に示す実施の形態では、合力伝達体２９と選択クラッチ４５とは周方向にある角度だけ回動可能とされており、選択クラッチ４５が高速用位置側から低速用位置側に移動されようとした際に、選択クラッチ４５を高速用一方向クラッチ５２に係合する方向に移動させる分力を発生させる傾斜面２９ｈを有する場合を述べたが、これに限るものではない。
【００９５】
図１７〜図２３は本発明のその他の実施の形態を示す。図１７、図１８に示すように、この実施の形態では、合力伝達体２９（詳しくは合力伝達体２９の外周箇所）と選択クラッチ４５（詳しくは選択クラッチ４５の内周側箇所）との周方向に対する回転可能範囲を規制するようなスプライン部４５ａなどの回り止めは設けられておらず、合力伝達体２９と選択クラッチ４５とがクランク軸７ａの軸心を中心として相対的に回動可能（周方向に回転可能）に嵌合されている。なお、図１７における２９ｊは、合力伝達体２９に形成され、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが収納可能とされた窪み部である。
【００９６】
また、図１８〜図２３に示すように、力付与機構として、選択クラッチ４５の内周面に、高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａが起立した姿勢でも収容可能な収容凹部４５ｇが設けられているとともに、この収容凹部４５ｇに続いて、周方向に移動するほど小さい径の位置となるように傾斜してカム５２ａを倒れた姿勢にする内周傾斜面４５ｆと、カム５２ａを倒れた姿勢に維持する小径の傾倒姿勢維持面４５ｈと、が形成されている。
【００９７】
収容凹部４５ｇおよび内周傾斜面４５ｆは、高速段から低速段への切り換え操作時（いわゆるシフトダウン操作時）に、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが収容されたり当接したりする選択クラッチ４５の内周面における右寄り箇所に形成されている。そして、内周傾斜面４５ｆは、選択クラッチ４５の内周面において合力伝達体２９の回転方向に沿う周方向に移動するほど小さい径の位置となるように傾斜している。この実施の形態では、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが周方向に対して３箇所設けられている（周方向に対して１２０度間隔で設けられている）。また、これに対応して、カム（ラチェット爪）５２ａがこの高速用一方向クラッチ５２が設けられている箇所の合力伝達体２９よりも外側に突出した状態（起立状態）でも収容できるように収容凹部４５ｇが３箇所に設けられ、この収容凹部４５ｇに続いて合力伝達体２９の回転方向に沿う周方向に移動するほど小さい径の位置となるように徐々に傾斜する内周傾斜面４５ｆが形成されている。また、内周傾斜面４５ｆの最も小さい径となっている箇所と同じ寸法（厚み）となるように、選択クラッチ４５の内周面における中央から左寄り箇所に、カム５２ａを倒れた姿勢に維持する傾倒姿勢維持面４５ｈが形成されている。なお、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａは３つに限るものでなく、２つあるいは４つ以上でもよく、これに対応して、収容凹部４５ｇおよび内周傾斜面４５ｆを形成すればよい。
【００９８】
また、図１２〜図１６に示す実施の形態と同様に、この実施の形態でも、図１８に示すように、選択クラッチ４５の凹部４５ｃにおけるクラッチ駆動アーム４８が当接する右側面に、左側に突出する突状部４５ｄが周方向に複数形成されている。なお、この実施の形態でも、選択クラッチ４５の突状部４５ｄの両側が、突状部４５ｄが設けられていない箇所に対して傾斜して接続されているが、高速（第２速）などの際に合力伝達体２９の回転方向に沿う方向にも選択クラッチ４５が回転している際に、突状部４５ｄに当接し始める箇所の傾斜角度が小さくされて、クラッチ駆動アーム４８が突状部４５ｄに当接する振動を少なめに抑えるように図られている。また、この実施の形態でも、図１０、図１１に示す場合と同様に、付勢手段としてのクラッチ付勢ばね４６を有しており、選択クラッチ４５が高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａ側に係合する方向）に付勢されている。なお、図１８（ａ）〜（ｃ）においては、選択クラッチ４５における突状部４５ｄがわかりやすくなるように、選択クラッチ４５の凹部４５ｃにおける左側面を省いた状態で示している。
【００９９】
図１９（ａ）〜（ｄ）は変速段が高速（第２速）の状態を示し、図２０（ａ）〜（ｄ）、図２１（ａ）〜（ｄ）、図２２（ａ）〜（ｄ）は変速段が高速（第２速）から低速（第１速）への切り換わり待ち状態をそれぞれ示し、図２３（ａ）〜（ｄ）は変速段が低速（第１速）に切り換わった状態（低速用位置へ移動し終わった状態）を示す。図１９（ａ）〜（ｄ）に示すように、選択クラッチ４５は、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａから離反しており、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが起立して、高速用減速歯車４１の歯部に係合している。
【０１００】
高速段から低速段への切り換え操作（いわゆるシフトダウン操作）が行われると、クラッチ駆動アーム４８などが高速用位置の状態から低速用位置（図１９（ａ）、図２０（ａ）などにおける右側）へ移動しようとした際に、クラッチ付勢ばね４６の付勢力がクラッチ駆動アーム４８に作用し、これにより、クラッチ駆動アーム４８の先端部４８ｂの右側面部が、合力伝達体２８とともに回転する選択クラッチ４５の突状部４５ｄに当接しながら回転する。
【０１０１】
これにより、選択クラッチ４５が高速段側（図１９（ａ）、図２０（ａ）などにおける右側）に力（クラッチ駆動アーム４８の先端部４８ｂの右側面部が、選択クラッチ４５の突状部４５ｄを乗り越える際の衝撃力）を与えられながら回転し、選択クラッチ４５により高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが倒れやすくなる。この結果、高速用一方向クラッチ５２が係合状態から外れて切断状態に変更され易くなる。すなわち、選択クラッチ４５の突状部４５ｄは、付勢手段としてのクラッチ付勢ばね４６の付勢力を利用して、選択クラッチ４５をクランク軸７ａの軸心方向に沿う方向に移動させる衝撃力を与える衝撃力発生手段として機能し、この点は、図１２〜図１５に示す実施の形態と同様な作用を有している。
【０１０２】
また、上記のようにクラッチ駆動アーム４８の先端部４８ｂが選択クラッチ４５の突状部４５ｄに当接することにより、選択クラッチ４５の周方向へ回転し難い状態となる。したがって、選択クラッチ４５の回転速度が、合力伝達体２８よりも遅くなった状態で回転する。この際、選択クラッチ４５は、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａなどに近づく軸心方向（図１９（ａ）、図２０（ａ）などにおける右側）に移動しようとするため、選択クラッチ４５の収容凹部４５ｇの側方に高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが位置した際に、選択クラッチ４５の収容凹部４５ｇに高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａが起立状態のまま収容される。
【０１０３】
さらに、合力伝達体２９とともに高速用一方向クラッチ５２が回転することにより、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａは、収容凹部４５ｇに続いて周方向に形成された内周傾斜面４５ｆに当接しながら回転する。内周傾斜面４５ｆは周方向に移動するほど小さい径の位置となるように傾斜した形状であるため、図２１（ａ）〜（ｄ）、図２２（ａ）〜（ｄ）に示すように、高速用一方向クラッチ５２は回転するにつれて、そのカム５２ａが倒れた姿勢となる。そして、クラッチ駆動アーム４８がさらに低速用位置側（図２２（ａ）、図２３（ａ）などにおける右側）へ移動されることで、高速用一方向クラッチ５２のカム（ラチェット爪）５２ａは小径の傾倒姿勢維持面４５ｈに当接した状態となって倒れた姿勢に維持される。この結果、高速段から低速段への切り換え操作（いわゆるシフトダウン操作）時に、高速用一方向クラッチ５２のカム５２ａが高速用減速歯車４１の歯部などから外れて切断し易くなり、変速を行い易くなって利便性が向上する。
【０１０４】
なお、上記実施の形態では、無端状駆動力伝達体としてチェーン１５を用いて、駆動スプロケット１３からの力を、チェーン１５を介して後スプロケット１４に伝達する場合を述べた。しかし、これに限るものではなく、図２４に示すように、無端状駆動力伝達体として歯付きベルト１９を用いて、駆動スプロケットに相当する駆動ギヤ１３’からの力を、歯付きベルト１９を介して後ギヤ（図示せず）に伝達するように構成してもよい。
【０１０５】
また、上記実施の形態では、モータ駆動ユニット２０に２段変速機能を設けた場合を述べた。しかし、これに限るものではなく、減速用歯車として、３段に変速できる１〜３段用の減速歯車と変速用の３つの一方向クラッチ、および２つの選択クラッチなどを設けて、１速時には１速用の一方向クラッチのみが機能し、２速時には１速用の一方向クラッチおよび２速用の一方向クラッチのみが機能し、３速時には、全ての一方向クラッチが機能するように構成してもよい。これにより、３段変速機能をモータ駆動ユニット２０に付加することが可能であり、この場合でも、ニュートラル状態（空回転状態）となることなく、変速させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、ペダルからの踏力による人力駆動力に、モータにより発生する補助駆動力を加えて走行可能である各種の電動アシスト自転車に適用可能である。
【要約】
変速機構をいわゆるモータ駆動ユニット内に設けることができるだけでなく、変速時に搭乗者に対して与える不快感やショックを最小限に抑えることができる電動アシスト自転車を提供する。モータ駆動ユニット２０に設けられる減速機構２５に、低速用減速歯車３６と、高速用減速歯車４１と、低速用減速歯車３６と合力伝達体２９との間に配設された低速用一方向クラッチ５１と、高速用減速歯車４１と合力伝達体２９との間に配設された高速用一方向クラッチ５２と、高速用一方向クラッチ５２に係脱自在に配設された選択クラッチ４５とを設けた。そして、選択クラッチ４５は、高速用一方向クラッチ５２への係合時にはこの高速用一方向クラッチ５２をフリー状態とし、高速用一方向クラッチ５２からの離脱時にはこの高速用一方向クラッチ５２を機能させる。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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