(57)【要約】【課題】回生機能の使用、非使用を選択可能にする。【解決手段】この自転車用ハブアセンブリは、固定ハブシャフト40と、ハブシェル42と、動力伝達部材52と、爪支持部材54と、一方向ローラクラッチアセンブリ56と、を備えている。爪支持部材54は、動作位置と非動作位置とを取り得る爪部材78を有する。動作位置では、爪部材78がハブシェル42から動力伝達部材52へ回転力を伝達可能である。非動作位置では、爪部材78を動力伝達部材52及びハブシェル42の一方から切り離す。ローラクラッチアセンブリ56は、動力伝達部材52とハブシェル42との間に動作位置と非動作位置との間で移動可能に連結され、動作位置では、動力伝達部材52をハブシェル42に連結して、回転力を動力伝達部材52からハブシェル42に伝達し、非動作位置では、動力伝達部材52をハブシェル42から切り離す。【選択図】図２
2011140295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ハブシャフトと、
前記固定ハブシャフトに機能的に連結されて前記固定ハブシャフトを中心に回転するハブシェルと、
前記ハブシェル内に配置される動力伝達部材と、
動作位置と非動作位置との間で選択的に移動可能な少なくとも１つの爪部材を有し、動作位置では前記爪部材が前記ハブシェルから前記動力伝達部材へ回転力を伝達可能であり、非動作位置では前記爪を前記動力伝達部材及び前記ハブシェルの一方から切り離す爪支持部材と、
前記動力伝達部材と前記ハブシェルとの間に動作位置と非動作位置との間で移動可能に連結され、前記動作位置では前記動力伝達部材を前記ハブシェルに連結して回転力を前記動力伝達部材から前記ハブシェルに伝達し、前記非動作位置では前記動力伝達部材を前記ハブシェルから切り離す一方向ローラクラッチアセンブリと、
を備える自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項２】
前記動力伝達部材は、ともに回転する前記爪支持部材に接続されている、請求項１に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項３】
前記一方向ローラクラッチアセンブリは複数のローラクラッチ要素を支持する環状リング部材を有している、請求項１に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項４】
前記ローラクラッチ要素が、前記ハブシェルの一部と前記爪支持部材の一部との間に配置されている、請求項２に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項５】
前記爪支持部材の環状部は前記ローラクラッチアセンブリの環状部内に延設されている、請求項２に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項６】
爪係合位置と爪開放位置との間に選択的に移動可能である爪制御部材をさらに備える、請求項１に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項７】
前記爪制御部材は前記爪の一部と選択的に接触するカム面を有している、請求項６に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項８】
前記爪制御部材は前記固定ハブシャフトの軸方向に移動可能である、請求項６に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項９】
前記爪制御部材は、遠隔ポジショニング機構を有している、請求項６に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項１０】
前記動力伝達部材に機能的に連結されて回転力を供給するモータをさらに備える、請求項１に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【請求項１１】
前記固定ハブシャフトを中心に回転するよう組み込まれ、前記動力伝達部材に連結されて前記動力伝達部材との間で回転力を伝達するチェーンスプロケットをさらに備える、請求項１に記載の自転車用ハブアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータアシスト自転車の自転車用ハブアッセンブリに関する。より具体的には、本発明は、自転車に補助的な回転運動を供給するとともに、バッテリーを充電し回生制動を提供する回生機能において発電機として動作するバッテリー駆動モータを有する自転車用ハブアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車に乗ることは、移動の手段であるとともに、レクレーションの形態としてもますます人気が高まっている。また、自転車に乗ることは、プロ、アマを問わず、競技スポーツとしても人気が高い。レクレーション、移動、競技の用途に関わらず、自転車産業において、種々の自転車部品は常に改良が続けられている。
【０００３】
多くの自転車において、自転車に乗る人は、自転車を動かすエネルギーのすべてを供給している。具体的には、自転車に乗る人は、自転車のペダル及びクランクアームを介して回転運動を与えている。一方、ある自転車においては、自転車に乗る人のペダルを踏む作用にモータによる回転力を追加するモータアシスト機構を有している。一般的に、モータには二次電池から電力が供給される。さらに、モータアシスト機構を有する自転車は、ホイールの回転によってモータが回転される回生機能も有している。ここでは、モータを回転させることによってモータを発電機として機能させて発電し、バッテリーを充電するとともに、ホイールの回転に抵抗を与えて回生制動を実現している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、回生機能を選択的に係合／非係合とすることができる自転車要ハブアセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る自転車用ハブアセンブリは、固定ハブシャフトと、ハブシェルと、動力伝達部材と、爪支持部材と、一方向ローラクラッチアセンブリと、を備えている。ハブシェルは、固定ハブシャフトに機能的に連結されて、固定ハブシャフトの回りを回転する。動力伝達部材はハブシェル内に配置される。爪支持部材は、動作位置と非動作位置との間で選択的に移動可能な少なくとも１つの爪部材を有する。動作位置では、爪部材がハブシェルから動力伝達部材へ回転力を伝達可能である。非動作位置では、爪部材を動力伝達部材及びハブシェルの一方から切り離す。一方向ローラクラッチアセンブリは、動力伝達部材とハブシェルとの間に動作位置と非動作位置との間で移動可能に連結される。動作位置では、ローラクラッチアセンブリは動力伝達部材をハブシェルに連結して、回転力を動力伝達部材からハブシェルに伝達する。非動作位置では、動力伝達部材をハブシェルから切り離す。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態による、モータを備えたハブアッセンブリを有する自転車の側面の立面図である。
【図２】フロントホイールの自転車用ハブアセンブリの断面図である。
【図３】ハブシェルから取り外した爪支持部材及び爪制御部材の斜視図である。
【図４】ハブシェルから取り外した爪支持部材及び爪制御部材の他の斜視図である。
【図５】自転車用ハブアセンブリの一部の断面図であって、ハブシェルを取り外して、固定ハブシャフトと爪制御部材の一部と爪支持部材と一方向ローラクラッチとを示している。
【図６】ハブシェルのエンドキャップ部材と一方向ローラクラッチと爪支持部材との特徴を示す自転車用ハブアセンブリの一部の分解組立図である。
【図７】自転車用ハブアセンブリの一部の斜視図であって、爪支持部材とともにカム突起及び一方向ローラクラッチの凹部を示している。
【図８】自転車用ハブアセンブリの一部の斜視図である。
【図９】図２における線９−９に沿った断面図である。
【図１０】図９と同様な断面図である。
【図１１】図９及び図１０と同様な断面図である。
【図１２】図９、図１０及び図１１と同様な断面図である。
【図１３】図２における線１３−１３に沿った断面図である。
【図１４】図１３と同様な断面図である。
【図１５】図１３及び図１４と同様な断面図である。
【図１６】図１３、図１４及び図１５と同様な断面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による、モータと自転車用ハブアセンブリとを有する自転車の側面の立面図である。
【図１８】第２実施形態による、動力伝達アッセンブリと動力伝達部材と爪支持部材と一方向ローラクラッチとハブシェルとを示すリアホイールの自転車用ハブアセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の本発明にかかる実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではない。
【０００８】
[第１実施形態]
図１に第１実施形態によるハブアッセンブリ１２を有する自転車１０を示す。
【０００９】
自転車１０は、基本的に、フレーム２０と、バッテリー２２と、フロントホイール２６と、リアホイール２８と、ペダル３２を有するクランクアーム３０と、チェーン３４と、コントロールレバー３６（遠隔ポジショニング機構）と、モータ４８（図２において詳細に説明する）を有するハブアセンブリ１２（フロントホイール・ハブアセンブリ）と、を有している。
【００１０】
自転車１０は、自転車に乗る人が従来と同様にペダル３２及びクランクアーム３０を用いて動力を供給することができるように構成されている。また、自転車１０は、例えばバッテリー２２によって電力が供給されるモータ４８によって動力を供給するモータアシスト機構とともに構成されている。さらに、自転車１０は回生機能を有している。具体的には、自転車１０が惰力走行しているとき（自転車に乗る人がペダルを踏んでおらず、また、モータ４８も回転運動を自転車１０へ供給するよう動作していないとき）、ホイール２６の回転がバッテリー２２を充電するように構成されている。
【００１１】
自転車１０の種々の部品は従来のものであり、これらの部品の説明については省略する。具体的には、フレーム２０、バッテリー２２、リアホイール２６、フロントホイール２８、クランクアーム３０、ペダル３２、チェーン３４及びコントロールレバー３６はすべて、従来の機構である。したがって、これら機構の説明は省略する。
【００１２】
次に、自転車１０の回生機構あるいは回生機能を簡単に説明する。モータアシストとともに動力が自転車１０に供給される場合、ハブアセンブリ１２内のモータ４８は回転力をホイール２６へ供給する。具体的には、モータ４８は、回転力を、ハブアセンブリ１２を介してフロントホイール２６へと伝達する。自転車１０が惰力走行しているとき、フロントホイール２６の回転によって、モータ４８が回転運動を電気へと変換する。より具体的には、ハブアセンブリ１２内のモータ４８は、バッテリー２２を充電する電気生成装置として機能する。このようにしてバッテリー２２が充電されると、バッテリー２２の電力が再生成される。さらに、電気を生成している間、モータ４８はフロントホイール２６に抵抗を与え、これにより回生制動が行われる。
【００１３】
回生機構を有する従来の自転車においては、自転車が惰力走行しているとき、回生機能は一定である。しかし、本発明においては、以下により詳細に説明する通り、ハブアセンブリ１２は回生機能と係合あるいは非係合するように構成されている。
【００１４】
次に、図２を参照して、ハブアッセンブリ１２を説明する。図２において、実線で示す爪制御部材５８は爪支持部材５４の爪が係合位置と非係合位置との間で移動可能である回生ＯＮ位置にあり、破線で示す爪制御部材５８は爪支持部材５４の爪を非係合位置に保持する回生ＯＦＦ位置にある。
【００１５】
ハブアセンブリ１２はフロントホイール２６の中心に組み込まれる。ハブアセンブリ１２は、基本的に、固定ハブシャフト４０と、ハブシェル４２と、ハブシェルエンド部４４と、動作機構４６と、モータ４８と、遊星ギア部５０と、動力伝達部材５２と、爪支持部材５４と、一方向ローラクラッチアセンブリ５６と、爪制御部材５８と、を有している。
【００１６】
固定ハブシャフト４０は自転車のフロントフォークに固定される。従って、固定ハブシャフト４０は回転しない。つまり、ハブシェル４２が、固定ハブシャフト４０を中心に回転するよう、固定ハブシャフト４０に機能的に連結される。
【００１７】
ハブシェル４２は、第１軸方向側の第１端部６４と第２軸方向側の第２端部６６とを有する。第１端部６４はベアリングアセンブリ６８を支持している。ベアリングアセンブリ６８はモータ４８の一部の上で支持される。第２端部６６は、ハブシェルエンド部４４に連結されてともに回転する。
【００１８】
図６から明らかなように、ハブシェルエンド部４４はディスク状部材である。なお、図６は、ハブシェルのエンドキャップ部材と一方向ローラクラッチと爪支持部材とを示す自転車用ハブアセンブリの一部の分解組立図である。ハブシェルエンド部４４は、ハブシェル係合部７０と、ローラクラッチ係合面７２と、ラチェット歯７４と、を有する。ハブシェル係合部７０はハブシェル４２と係合するよう形成されており、これにより、ハブシェル４２とハブシェルエンド部４４は単一ユニットとしてともに回転する。以下により詳細に説明する通り、ローラクラッチ係合面７２は、選択的に一方向ローラクラッチアセンブリ５６と係合するように構成された環状面である。以下により詳細に説明する通り、ラチェット歯７４は、爪支持部材５４の爪７８と係合する。
【００１９】
図２に示す動作機構４６は、コントロールレバー３６の一方によって従来と同様に操作される従来の機構である。より具体的には、コントロールレバー３６が動かされると、動きがボーデンタイプケーブルＢによりスリーブ部材８０に伝達される。
【００２０】
ここで、図３は、ハブシェルから取り外した爪支持部材及び爪制御部材の斜視図であって、爪を非係合位置に保持している回生ＯＦＦ位置にある爪制御部材を示している。また、図４は、図３と同じくハブシェルから取り外した爪支持部材及び爪制御部材の他の斜視図であって、爪が係合位置へと移動可能である回生ＯＮ位置にある爪制御部材を示している。また、図５は、自転車用ハブアセンブリの一部の断面図であって、理解しやすいようにハブシェルを取り外して、固定ハブシャフトと爪制御部材の一部と爪支持部材と一方向ローラクラッチとを示している。この図５において、破線で示す爪制御部材は爪支持部材の爪が係合位置と非係合位置との間で移動可能である回生ＯＮ位置にあり、実線で示す爪制御部材は非係合位置に爪支持部材の爪を保持する回生ＯＦＦ位置にある。
【００２１】
これらの図に示すように、スリーブ部材８０は、固定ハブシャフト４０を中心に所定角度だけ回転する。図２〜図５に示すように、スリーブ部材８０は制御部材８２に機械的に連結される。したがって、スリーブ部材８０の回転により、制御部材８２が固定ハブシャフト４０を中心に対応する所定角度分だけ回転する。カム面８６（図５参照）を有するカム部材８４（図２及び図５参照）は、固定ハブシャフト４０に回転不能に固定される。以下により詳細に説明する通り、カム部材８４は、制御部材８２が回転すると爪制御部材５８の一部がカム面８６と接触して爪制御部材５８を固定ハブシャフト４０に対して軸方向に移動させるよう、配置されている。スリーブ部材８０、制御部材８２、カム部材８４を有する動作機構の機能については、周知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２２】
図２に示すように、モータ４８は、固定ハブシャフト４０に装着される従来のモータである。モータ４８は、装着部９０と、ステータ部９２と、ロータ部９４と、を有する。モータ４８の装着部９０は、固定ハブシャフト４０に固定される。ステータ部９２がハブシェル４２内に配置されるように、ステータ部９２は装着部９０から延設される。
【００２３】
遊星ギア機構５０は、シャフト９８を中心に回転する複数の遊星ギア９６（１つだけを図示）を有している。シャフト９８は動力伝達部材５２によって支持される。遊星ギア９６は、内側ギア歯１００と外側ギア歯１０２とを有している。内側ギア歯１００は、モータ４８のステータ部９２上のギア歯１０４と噛み合う。図２に示すように、外側ギア歯１０２は、モータ４８のロータ部９４上のギア歯１０６と噛み合う。
【００２４】
モータ４８が動作するとき、ステータ部９２は、固定ハブシャフト４０を中心にロータ部９４を回転させる。ロータ部９４は、遊星ギア９６をシャフト９８を中心に回転させる。そして、シャフト９８は、固定ハブシャフト４０を中心に動力伝達部材５２を回転させる。
【００２５】
動力伝達部材５２は、留め具（図示せず）あるいは他の機械的取付機構によって爪支持部材５４に固定される環状部材である。動力伝達部材５２は、また、遊星ギア９６のシャフト９８を支持する従来の遊星ギア支持部を有している。
【００２６】
図３〜図６から明らかなように、爪支持部材５４は、カム部１１０及び爪支持部１１２を有する環状リング部材である。カム部１１０及び爪支持部１１２は、環状であり、単一の要素として一体的に形成される。図６に示すように、カム部１１０は、径方向外側に、カム面１１４を形成する複数の凸状部を有する。爪支持部１１２は、２つの凹部１１６を有する。凹部１１６内には爪７８が配置される。爪７８は、ピボットシャフト１１８（図２、図３及び図４参照）によって凹部１１６内に揺動可能に支持される。より具体的には、ピボットシャフト１１８は爪７８を通って延びており、爪７８が自由に揺動することを可能にしている。一方向ローラクラッチアセンブリ５６の説明の後に、カム面１１４をさらに説明する。この実施形態では２つの爪７８を示したが、３つ以上の爪７８を配置してもよいこともちろんである。
【００２７】
図６から明らかなように、一方向ローラクラッチアセンブリ５６は、ローラ支持軸部１２０とカム部１２２とを有する環状部材である。ローラ支持軸部１２０は、複数の凹部１２４を有している。複数の凹部１２４は、対応する複数のローラ１２６を保持する。それぞれの凹部１２４内には１つのローラ１２６が配置される。図７及び図８から明らかなように、カム部１２２は、径方向内側に延設される複数のカム突起１３０と、カム突起１３０に隣接する複数の凹部１３２と、を有している。以下により詳細に説明するように、凹部１３２及びカム突起１３０の間隔及び配置は、爪７８の相対的な位置に対応している。なお、図７は、自転車用ハブアセンブリの一部の斜視図であって、爪支持部材とともにカム突起及び一方向ローラクラッチの凹部を示しており、凹部は爪が係合位置へと移動可能であるよう位置している。また、図８は、図７と同じく自転車用ハブアセンブリの一部の斜視図であって、爪を非係合位置へと移動可能であるよう位置しているカム突起を示している。
【００２８】
図２に示すように、爪支持部材５４のカム部１１０（環状部）は、一方向ローラクラッチアセンブリ５６のローラ支持部１２０（環状部）内に延設される。さらに、ローラ１２６（ローラクラッチ要素）は、ローラクラッチ係合面７２（ハブシェル４２の一部）と爪支持部材５４のカム部１１０との間に配置される。
【００２９】
図７及び図８から明らかなように、爪７８のそれぞれは、コントロールエンド（制御端部）１４０とロッキングエンド（止め端部）１４２とを有している。ピボットシャフト１１８は、コントロールエンド１４０とロッキングエンド１４２との間にほぼ中間に配置された、爪７８の孔を通って延びている。爪７８は、図３、図８、図１３及び図１４に示す非係合位置と、図４、図７、図１５及び図１６に示す係合位置と、の間で揺動するように設けられている。爪７８は、図４、図７、図１５及び図１６に示す係合位置に向かってスプリング（図示せず）によって付勢される。
【００３０】
次に、図２〜図５を参照して、爪制御部材５８を説明する。爪制御部材５８は、固定ハブシャフト４０を取り囲む環状部材である。図５に示すように、爪制御部材５８は、爪支持部材５２及び一方向ローラクラッチアセンブリ５６の径方向内部に配置される。爪制御部材５８は、断面で見て円錐形状を有するカム面１５０を有する（図２及び図５参照）。図３、図４及び図５に示すように、爪制御部材５８は、制御部材８２の対応するスロット１５４内へと延びる、複数の径方向内側に延びる凸部１５２を有している。
【００３１】
爪制御部材５８は、動作機構４６の移動に応じて固定ハブシャフト４０を中心に所定角度分だけ回転する。具体的には、スリーブ部材８０がコントロールレバー３６の一方の操作に応じて移動するとき、スリーブ部材８０の移動によって制御部材８２が回転する。制御部材８２の回転により、爪制御部材５８は対応して回転する。爪制御部材５８が回転すると、爪制御部材５８の凸部１５２は、固定カム部材８４のカム面８６と接触する。カム面８６との接触により、爪制御部材５８は、図３に示す回生ＯＦＦ位置（非動作位置）と、図４に示す回生ＯＮ位置（動作位置）との間で移動する。
【００３２】
次に、爪支持部材５４、一方向ローラクラッチアセンブリ５６及び爪制御部材５８の動作を、図９〜図１６を参照して説明する。ここで、図９は、図２における線９−９に沿った断面図であって、互いに対して第１位置にある一方向ローラクラッチの一部分と爪支持部材の一部分とハブシェルのエンドキャップ部材の一部分とを示しており、回転力をモータからハブシェルへ伝達する係合位置にある一方向ローラクラッチを示している。図１０は、図９と同様な断面図であって、互いに対して第２位置にある一方向ローラクラッチの一部分と爪支持部材の一部分とハブシェルのエンドキャップ部材の一部分とを示しており、非係合位置にある一方向ローラクラッチを示している。図１１は、図９及び図１０と同様な断面図であって、互いに対して第３位置にある一方向ローラクラッチの一部分と爪支持部材の一部分とハブシェルのエンドキャップ部材の一部分とを示しており、非係合位置にある一方向ローラクラッチを示している。図１２は、図９、図１０及び図１１と同様な断面図であって、互いに対して第４位置にある一方向ローラクラッチの一部分と爪支持部材の一部分とハブシェルのエンドキャップ部材の一部分とを示しており、非係合位置にある一方向ローラクラッチを示している。図１３は、図２における線１３−１３に沿った断面図であって、互いに対して図９に示した相対位置に対応する第１位置にあるハブシェルのエンドキャップ部材の他の一部分と一方向ローラクラッチの他の一部分と爪支持部材の他の一部分とを示しており、一方向ローラクラッチのカム突起との接触によって非係合位置へと移動する爪を示している。図１４は、図１３と同様な断面図であって、互いに対して図１０に示した相対位置に対応する第２位置にあるハブシェルのエンドキャップ部材の他の一部分と一方向ローラクラッチの他の一部分と爪支持部材の他の一部分とを示しており、一方向ローラクラッチのカム突起との接触によって非係合位置へと移動する爪を示している。図１５は、図１３及び図１４と同様な断面図であって、互いに対して図１１に示した相対位置に対応する第３位置にあるハブシェルのエンドキャップ部材の他の一部分と一方向ローラクラッチの他の一部分と爪支持部材の他の一部分とを示しており、一方向ローラクラッチの凹部への移動の結果として係合位置へと移動する爪を示している。図１６は、図１３、図１４及び図１５と同様な断面図であって、互いに対して図１２に示した相対位置に対応する第４位置にあるハブシェルのエンドキャップ部材の他の一部分と一方向ローラクラッチの他の一部分と爪支持部材の他の一部分とを示しており、一方向ローラクラッチの凹部への移動の結果として係合位置へと移動する爪を示しており、その爪がさらにハブシェルのエンドキャップ部材上の複数のラチェット歯７４のうちの１つと接触してそれにより回生機能を使用可能にしていることを示している。
【００３３】
一方向ローラクラッチアセンブリ５６は、動力伝達部材５２とハブシェル４２との間に連結されるとともに、動作位置と非動作位置との間で移動可能である。動作位置では、ローラクラッチアセンブリ５６は、動力伝達部材５２をハブシェル４２に連結して回転力を動力伝達部材５２からハブシェル４２に伝達する。非動作位置では、動力伝達部材５２をハブシェル４２から切り離す。
【００３４】
自転車１０を漕いでいるとき、ペダルを踏む動作は、ハブアセンブリ１２内のモータ４８によってアシストされる。モータ４８がフロントホイール２６へ動力を供給するとき、回転力は遊星ギア機構５０を介して動力伝達部材５２へと伝達される。そして、回転力は動力伝達部材５２から爪支持部材５４へと伝達される。図９に示すように、爪支持部材５４の回転により、カム面１１４は、ローラ１２６をハブシェルエンド部４４のローラクラッチ係合面７２と係合するよう付勢する。図９に示すように、一方向ローラクラッチ５６、爪支持部材５４、及びハブシェル４４のエンドキャップ部材は、互いに対して第１位置にある。従って、電力がモータ４８に供給される場合、動力伝達部材５２、爪支持部材５４、一方向ローラクラッチアセンブリ５６、ハブシェルエンド部４４及びハブシェル４２はすべて、ともに回転する。これに対応して、図１３に示すように、爪支持部材５４の爪７８が、一方向ローラクラッチアセンブリ５６のカム突起１３０と接触することにより、非係合位置（切離位置あるいは非動作位置）に保持される。図９及び図１３は、一方向ローラクラッチ５６、爪支持部材５４、及びハブシェル４４のエンドキャップ部材の、それぞれ別の部分を示す。ただし、図９及び図１４では、一方向ローラクラッチ５６、爪支持部材５４、及びハブシェル４４のエンドキャップ部材は、互いに対して第１位置にある。
【００３５】
自転車１０に乗る人がモータ４８への電力の供給を停止すると、自転車１０は惰力走行を始め、ホイール２６、２８は自由に回転する。電力がモータ４９に供給されなくなると、動力伝達部材５２及び爪支持部材５４は、ハブシェル４２、ハブシェルエンド部４４及び一方向ローラクラッチアセンブリ５６の回転速度より低い速度で回転し始める。このとき、図１０に示すように、ローラ１２６は、ハブシェルエンド部４４のローラクラッチ係合面７２と爪支持部材５４のカム面１１４との間に噛み込まない。図１０及び図１４は、どちらも、互いに対して第２位置にある一方向ローラクラッチ５６、爪支持部材５４及びハブシェル４４のエンドキャップ部材を示している。図１４では、爪支持部材５４の爪７８が、一方向ローラクラッチアセンブリ５６のカム突起１３０と接触することにより、非係合位置に保持される。ただし、図１４では、爪７８が凹部１３２に向かって移動し始めている。
【００３６】
次に、図１１に示すように、ローラ１２６は、ハブシェルエンド部４４のローラクラッチ係合面７２、及び爪支持部材５４のカム面１１４から完全にフリーになる。図１１及び図１５は、どちらも、互いに対して第３位置にある一方向ローラクラッチ５６、爪支持部材５４及びハブシェル４４のエンドキャップ部材を示している。図１５では、爪７８のロッキングエンド１４２が凹部１３２内へと揺動して一方向ローラクラッチアセンブリ５６のカム突起１３０からフリーになるので、爪支持部材５４の爪７８は係合位置へと移動することができる。
【００３７】
一方向ローラクラッチ５６、爪支持部材５４、及びハブシェル４４のエンドキャップ部材が、互いに対して移動し続けると、最終的に図１２及び図１６に示す第４位置に達する。図１２では、ローラ１２６はカム面１１４の端部と接触するが、ローラクラッチ係合面７２には噛み込まない。さらに、図１６に示すように、爪７８のロッキングエンド１４２は、ハブシェルエンド部４４の内側表面上のラチェット歯７４のうちの１つと係合する（接続位置あるいは動作位置）。爪７８のロッキングエンド１４２がハブシェルエンド部４４の内側表面上のラチェット歯７４と係合すると、フロントホイール２６の回転により、ロータ部９４がモータ４８のステータ部９２に対して回転し続ける。従って、爪支持部材５４及びハブシェル４４のエンドキャップ部材が図１２及び図１６に示す第４位置にある状態では、回生機能が実行される。具体的には、フロントホイール２６の回転により、モータ４８が、バッテリー２２を充電するよう電力を供給する発電機として機能する。
【００３８】
ただし、爪制御部材５８が、図４及び図５に示す回生ＯＮ位置（実線）から図３及び図５に示す回生ＯＦＦ位置（破線）へと移動すると、爪７８は、ロッキングエンド１４２がラチェット歯７４と係合する移動が制限される。言いかえれば、爪制御部材５８が図４に示す回生ＯＮ位置にあるとき、爪制御部材５８のカム面１５０は爪７８のコントロールエンド１４０から離れるよう引っ張られる。従って、それぞれの爪７８のロッキングエンド１４２は、ラチェット歯７４の対応する１つと自由に係合できる。爪制御部材５８が回生ＯＮ位置から移動した状態で、回生機能を実行できる。ただし、爪制御部材５８が図３に示す回生ＯＦＦ位置にあるとき、爪制御部材５８のカム面１５０は爪７８のコントロールエンド１４０と接触し、これにより、ロッキングエンド１４２はラチェット歯７４と係合できない。爪制御部材５８が回生ＯＦＦ位置から移動した状態では、回生機能を実行できない。
【００３９】
このように、コントロールレバー３６の対応する一方を操作して、回生機能を有効あるいは無効にすることができる。例えば、自転車が水平なところで惰力走行しており、惰力走行距離を最大限にしたい場合、回生機能を無効にして、発電機として動作するモータ４８が惰力走行する自転車１０の抵抗とならないようにすることができる。一方、自転車が下り坂の斜面で惰力走行している場合、バッテリー２２を充電するために回生機能を有効にすることができる。
【００４０】
より具体的には、爪支持部材５４は、動作位置と非動作位置との間で選択的に移動可能な少なくとも１つの爪７８を有する。動作位置では、爪７８がハブシェル４２から動力伝達部材５２へ回転力を伝達可能である。非動作位置では、爪７８を動力伝達部材５２及びハブシェル４２の一方から切り離す。
【００４１】
[第２実施形態]
次に、第２実施形態による自転車１０’を図１７及び図１８を参照して説明する。ここで、図１７は、モータと自転車用ハブアセンブリとを有する自転車の側面の立面図である。また、図１８は、動力伝達アッセンブリと動力伝達部材と爪支持部材と一方向ローラクラッチとハブシェルとを示しているリアホイールの自転車用ハブアセンブリの断面図である。第１実施形態と第２実施形態との類似点を考慮して、第１実施形態の部材と同一の部材には、第１実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、第１実施形態の部材と同一の部材の説明を省略する。
【００４２】
第２実施形態において、自転車１０’は、基本的に、フレーム２０、バッテリー２２、リアホイール２８、ペダル３２を有するクランクアーム３０、チェーン３４及びコントロールレバー３６など第１実施形態の特徴の多くを有している。しかしながら、第２実施形態においては、自転車１０’は、従来と同様にチェーン３４に機能的に連結されるモータ１６０を有している。モータ１６０は従来の機構であるので、簡略化のためさらなる説明を省略する。
【００４３】
図１８から明らかなように、自転車１０’はハブアセンブリ１８０を有している。ハブアセンブリ１８０はリアホイール２８の中心に配置される。上述の通り、自転車１０’はモータ１６０を有している。モータ１６０は、自転車１０’を駆動するモータアシスト回転力を供給する。具体的には、自転車に乗る人がペダル３２を用いて自転車１０’を漕ぐと、モータ１６０はチェーン３４を介してハブアセンブリ１８０へと補助的回転力を供給する。
【００４４】
ハブアセンブリ１８０は、基本的に、チェーンスプロケット２００と、クラッチアセンブリ２１０と、動力伝達アセンブリ２２０と、を有している。チェーン３４は、従来と同様にチェーンスプロケット２００と係合する。チェーンスプロケット２００、クラッチアセンブリ２１０及び動力伝達アセンブリ２２０は、ハブアセンブリの従来の要素であるので、簡略化のため説明を省略する。
【００４５】
動力伝達アセンブリ２２０は、回転力を爪支持部材５４’へ供給する動力伝達部材５２’を有する。
【００４６】
ハブアセンブリ１８０は、また、ハブシェルエンド部４４’と、動作機構４６’と、爪支持部材５４’と、一方向ローラクラッチアセンブリ５６と、爪制御部材５８’と、を有するハブシェル４２’を有している。
【００４７】
ハブシェル４２’は、ハブシェルエンド部４４’と一体的に形成されている。ハブシェル４２’及び／またはハブシェルエンド部４４’は、ローラクラッチ係合面７２’と、ラチェット歯７４’と、を有する。ローラクラッチ係合面７２’は、第１実施形態のハブアセンブリ１２のローラクラッチ係合面７２と同じ機能を果たす。具体的には、ローラクラッチ係合面７２’は、一方向ローラクラッチアセンブリ５６のローラ１２６と位置あわせされて、ローラ１２６と係合する。ラチェット歯７４’は、第１実施形態のハブアセンブリ１２のラチェット歯７４と同じ機能を果たす。具体的には、ラチェット歯７４’は、爪支持部材５４’の爪７８と係合するように構成されている。
【００４８】
動作機構４６’の寸法は、第１実施形態のハブアセンブリ１２の動作機構４６とは違っているが、動作機構４６’の機能及び動作は第１実施形態のハブアセンブリ１２の動作機構４６と同じである。具体的には、動作機構４６’は、スリーブ部材８０’と、制御部材８２’と、カム面８６’を有するカム部材８４’と、を有する。スリーブ部材８０’、制御部材８２’、カム部材８４’及びカム面８６’は、第１実施形態のスリーブ部材８０、制御部材８２、カム部材８４、及びハブアセンブリ１２のカム面８６と同様に動作し機能する。したがって、さらなる説明を簡略化のため省略する。
【００４９】
爪支持部材５４’は、ハブアセンブリ１８０に装着されるが、第１実施形態のハブアセンブリ１２の爪支持部材５４の特徴及び動作と同じである。具体的には、爪支持部材５４’は、カム面１１４を有するカム部１１０と、凹部１１６を有する爪支持部１１２と、ピボットシャフト１１８と、制御端部１４０及びロッキングエンド１４２を有する爪７８と、を有する。これらの構成はハブアセンブリ１２と同様に動作し機能するので、さらなる説明を簡略化のため省略する。
【００５０】
一方向ローラクラッチアセンブリ５６は、ハブアセンブリ１２に関して説明したものと同じである。例えば、一方向ローラクラッチアセンブリは、ローラ支持軸部１２０と、ローラ１２６と、カム部１２２と、を有する。したがって、説明を簡略化のため省略する。
【００５１】
爪制御部材５８’の具体的寸法は爪制御部材５８と異なっているが、爪制御部材５８’の機能及び動作は爪制御部材５８と同じである。具体的には、爪制御部材５８’は、カム面１５０’と、複数の径方向内側に延びる凸部１５２’と、を有している。カム面１５０’及び複数の径方向内側に延びる凸部１５２’の機能及び動作は、第１実施形態のハブアセンブリ１２のカム面１５０及び複数の径方向内側に延びる凸部１５２と同じである。したがって、説明を簡略化のため省略する。
【００５２】
ハブアセンブリ１８０では、チェーンスプロケット２００が、固定ハブシャフト４０’を中心に回転運動するよう組み込まれる。さらに、チェーンスプロケット２００が動力伝達部材５２’に動力伝達アセンブリ２２０を介して連結されており、チェーンスプロケット２００と動力伝達部材５２’との間で回転力が伝達される。
【００５３】
従って、第２実施形態では、爪制御部材５８’は動作状態と非動作状態との間で選択的に移動可能である。爪制御部材５８’の位置を制御することによって、自転車に乗る人は、選択的に、回生機能を回生制動（そしてバッテリー充電）に用いる、あるいは自転車１０’がモータ１６０の抵抗を受けずに自由に惰力走行させることができる。
【用語の概括的な説明】
【００５４】
本発明の範囲の理解において、ここで用いられる用語「備える」及びその派生語は、記載された特徴、要素、コンポーネント、群、完全体、及び／またはステップがあることを明記しているオープンエンドの用語を意味するのであって、記載されていない特徴、要素、コンポーネント、群、完全体、及び／またはステップがあることを排除するものではない。上記は、用語「有する」、「含む」及びそれらの派生語など同様の意味を持つ語にも当てはまる。また、単数形的に用いられる用語「パート」、「部」、「部」、「部材」あるいは「要素」は、単一のパートあるいは複数のパーツの２つの意味を持ちうる。以上の実施形態の説明に用いられる、次の用語、前方、後方、上、下向き、垂直、水平、下、横同じく他の同様な方向を示す用語が、自転車用ハブアッセンブリを有する自転車に対する方向を示す用語として使用される。このように、自転車用ハブアッセンブリを説明するこれらの用語は、通常の自転車に乗る姿勢において用いられる自転車用ハブアッセンブリを有する自転車に対して相対的な意味で用いられる。さらには、ここでは、「ほぼ」、「およそ」、「約」といった程度を示す用語は、最終結果が大きく変わらないような、妥当な変形の条件の変更量を意味するものとして用いる。
【００５５】
本発明の説明のためにいくつかの実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱することがない範囲で、種々の変更、変形ができることは、本開示から当業者には明らかであろう。例えば、必要に応じて及び／または所望により、種々の部品の大きさ、形状、配置、向きを変更できる。互いと直接的に連結あるいは接触するよう示した部品は、それらの間に中間構造体を有することができる。一つの要素の機能は二つによって達成することができ、またその逆の場合も同様である。一の態様の構造及び機能を他の態様に適用することもできる。すべての利点が必ずしも同時に特定の態様にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴と組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的思想を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。このように、前述の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって決められる本発明を限定するものではないことは、本開示から当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【００５６】
１０，１０’    自転車
１２    ハブアセンブリ
２０    フレーム
２２    バッテリー
２６    フロントホイール
２８    リアホイール
３０    クランクアーム
３２    ペダル
３４    チェーン
３６    コントロールレバー
４０    固定ハブシャフト
４２，４２’    ハブシェル
４４    ハブシェルエンド部
４６，４６’    動作機構
４８    モータ
５０    遊星ギア部
５２，５２’    動力伝達部材
５４，５４’    爪支持部材
５６    一方向ローラクラッチアセンブリ
５８，５８’    爪制御部材
７０    ハブシェル係合部
７２，７２’    ローラクラッチ係合面
７４，７４’    ラチェット歯
７８    爪
８０，８０’    スリーブ部材
８２，８２’    制御部材
８４，８４’    カム部材
８６，８６’    カム面
９０    装着部
９２    固定子部
９４    ロータ部
９６    遊星ギア
９８    シャフト
１００    内側ギア歯
１０２    外側ギア歯
１１０    カム部
１１２    爪支持部
１１４    カム面
１１６    凹部
１１８    ピボットシャフト
１２０    ローラ支持軸部
１２２    カム部
１２４    凹部
１２６    ローラ
１３０    カム突起
１３２    凹部
１４０    制御端部
１４２    ロッキングエンド
１５０，１５０’    カム面
１５２，１５２’    凸部
１５４    スロット
１６０    モータ
１８０    ハブアセンブリ
２００    チェーンスプロケット
２１０    クラッチアセンブリ
２２０    動力伝達アセンブリ
Ｂ    ボーデンタイプケーブル
【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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