(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力回転軸と、
出力部と、
少なくとも２つの変速ステージ、および、前記変速ステージの切り替えに関連する所定の回転体を有し、前記入力回転軸から入力された回転を変速して、前記出力部に出力可能な変速機構と、
前記入力回転軸から前記出力部までの動力伝達経路に連結され、人力駆動力に応じて駆動されるアシストモータと、
前記動力伝達経路を介して伝達される前記アシストモータの回転を用い、前記所定の回転体の回転に関する規制の状態を切り替えることによって、前記変速機構の変速状態を切り替え可能な切替機構と、
前記入力回転軸、前記出力部、前記変速機構、前記アシストモータ、および、前記切替機構が設けられるハウジングと、を備える自転車のドライブユニット。
【請求項２】
前記切替機構は、前記所定の回転体の回転を規制する規制状態と、前記所定の回転体の回転を規制しない非規制状態とを取り得る連結部と、前記動力伝達経路を介して伝達される前記アシストモータの回転によって、前記連結部の状態を切り替える制御部とを備える、請求項１に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項３】
前記連結部は、前記所定の回転体と一体に回転する部材または前記所定の回転体に結合することによって前記規制状態を形成し、前記所定の回転体と一体に回転する部材または前記所定の回転体に結合しないことによって前記非規制状態を形成する、請求項２に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項４】
前記連結部は、前記所定の回転体と一体に回転する部材または前記所定の回転体に結合する突出位置と、前記所定の回転体と一体に回転する部材および前記所定の回転体に結合しない退避位置とに移動可能である、請求項２または３に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項５】
前記制御部は、前記動力伝達経路を介して伝達される前記アシストモータの回転によって、前記連結部を前記退避位置に移動させる、請求項４に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項６】
前記制御部は、前記連結部を押さえつけることによって、前記連結部を前記退避位置に移動させる、請求項４または５に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項７】
前記制御部は、前記動力伝達経路を介して前記アシストモータの回転が伝達され、前記入力回転軸の中心軸心に沿う方向に移動可能な環状部材を含み、
前記環状部材は、前記連結部と接触する位置では前記連結部を前記退避位置に保持する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項８】
前記環状部材は、前記連結部と対向する部分に設けられ、周方向の一方に向かうにつれて径方向に浅くなる溝を備える、請求項７に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項９】
前記環状部材は、前記連結部を径方向内側に押さえつける、請求項８に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１０】
前記制御部は、前記環状部材が前記連結部に接触する位置と、前記環状部材が前記連結部に接触しない位置とを切り替える位置切替機構をさらに含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１１】
前記位置切替機構は、前記環状部材を前記入力回転軸の中心軸心に沿う方向に移動させるカムと、前記カムを駆動するアクチュエータとを含む、請求項１０に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１２】
前記連結部は、前記所定の回転体の回転中心軸心まわりに複数設けられる、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１３】
前記連結部は、爪部材を有する、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１４】
前記切替機構の少なくとも一部は、前記アシストモータと前記出力部との間の伝達経路に連結される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１５】
前記変速機構は、遊星歯車機構を備え、
前記遊星歯車機構は、伝達体を備え、
前記所定の回転体は、前記伝達体を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のドライブユニット。
【請求項１６】
前記遊星歯車機構は、支持部材に回転可能に支持され、前記入力回転軸の回転が入力される入力体と、前記支持部材に回転可能に支持され、回転を外部に出力する出力体とをさらに備える、請求項１５に記載のドライブユニット。
【請求項１７】
前記切替機構は、前記入力体と前記出力体との間に設けられるワンウェイクラッチをさらに備える、請求項１６に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１８】
前記ワンウェイクラッチは、前記入力体の一方向の回転速度が前記出力体の一方向の回転速度以上のときに前記入力体と前記出力体とを一体的に回転させ、前記入力体の一方向の回転速度が前記出力体の一方向の回転速度未満のときに前記入力体と前記出力体との相対回転を許容する、請求項１７に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項１９】
前記アシストモータは、前記出力体または前記動力伝達経路における前記出力体よりも上流側に連結される、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項２０】
前記伝達体は、前記支持部材と一体的に回転するサンギアを含み、
前記出力体は、前記サンギアのまわりに前記サンギアと同軸に配置されるリングギアを含み、
前記入力体は、前記サンギアと前記リングギアとの間に配置される複数のプラネタリギアを一体的に回転させるキャリアを含む、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項２１】
前記変速機構は、複数の回転体を備え、
前記複数の回転体は、制御対象回転体を含み、
前記所定の回転体は、前記制御対象回転体を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のドライブユニット。
【請求項２２】
前記アシストモータは、前記複数の回転体のうちの前記制御対象回転体を除く他の１つの回転体、または、前記動力伝達経路における前記他の１つの回転体よりも上流側に連結される、請求項２１に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項２３】
前記変速機構は、前記入力回転軸と一体に回転可能な第１回転体と、前記入力回転軸に対して位置が変わらない軸芯まわりに回転可能であり、前記第１回転体の回転が伝達される第２回転体と、前記第２回転体と一体に回転可能な第３回転体と、前記第３回転体の回転力が伝達され、前記出力部と一体に回転可能な第４回転体とを備え、
前記所定の回転体は、前記第２回転体および前記第３回転体の一方を含む，請求項１〜１４のいずれか一項に記載のドライブユニット。
【請求項２４】
前記入力回転軸は、人力駆動力が入力されるクランク軸を含む、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の自転車のドライブユニット。
【請求項２５】
前記アシストモータは、前記クランク軸の径方向の外側に配置される、請求項２４に記載の自転車のドライブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自転車のドライブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の自転車のドライブユニットは、クランク軸に入力された回転を減速して出力部に出力することのできる変速機構、および、クランク軸と出力部とを連結する状態とクランク軸と出力部との連結を解除する状態とを切り替える切替機構を備えている。切替機構の状態がクランク軸と出力部とを解除する状態のとき、クランク軸に入力された回転は変速機構により減速されて出力部に出力される。切替機構の状態がクランク軸と出力部とを連結する状態のとき、クランク軸に入力された回転は変速機構により減速されずに出力部に出力される。すなわち、ドライブユニットは、切替機構により、２つの変速比を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５２３６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ドライブユニットの変速機構は、切替機構にかかるトルクが大きくなるほど、切替機構がクランク軸と出力部との連結を解除しにくい。このため、変速性能が低下する。
本発明の目的は、変速性能を向上させることができる自転車のドライブユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔１〕本発明に従う自転車のドライブユニットは、入力回転軸と、出力部と、少なくとも２つの変速ステージを有し、前記入力回転軸から入力された回転を変速して、前記出力部に出力可能な変速機構と、前記入力回転軸から前記出力部までの動力伝達経路に連結され、人力駆動力に応じて駆動されるアシストモータと、前記アシストモータの回転力を用いて、前記変速機構の変速状態を切り替え可能な切替機構とを備える。
【０００６】
〔２〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記切替機構の少なくとも一部は、前記アシストモータと前記出力部との間の伝達経路に連結される。
〔３〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記変速機構は、遊星歯車機構を備える。
【０００７】
〔４〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記遊星歯車機構は、支持部材に回転可能に支持されて前記入力回転軸の回転が入力される入力体と、前記支持部材に回転可能に支持されて回転を外部に出力する出力体と、伝達体とを備え、前記切替機構は、前記入力体と前記出力体との間に設けられるワンウェイクラッチをさらに備え、前記伝達体の回転を制御する。
【０００８】
〔５〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記ワンウェイクラッチは、前記入力体の一方向の回転速度が前記出力体の一方向の回転速度以上のときに前記入力体と前記出力体とを一体的に回転させ、前記入力体の一方向の回転速度が前記出力体の一方向の回転速度未満のときに前記入力体と前記出力体との相対回転を許容する。
【０００９】
〔６〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記支持部材は、前記伝達体と一体で回転可能であり、前記切替機構は、前記伝達体または前記伝達体に対向する対向部に設けられ、前記伝達体の少なくとも一方向への回転を規制する突出位置と、前記伝達体の回転を規制しない退避位置とに移動可能な連結部と、前記アシストモータの回転力を用いて、前記連結部を前記突出位置から前記退避位置に移動させる制御部とを含む。
【００１０】
〔７〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記制御部は、前記連結部を押さえつけて、前記突出位置から前記退避位置に移動させる。
〔８〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記連結部は、前記支持部材の回転軸まわりに複数設けられる。
【００１１】
〔９〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記制御部は、前記出力体と一体で回転可能であり、前記連結部と対向する部分に周方向の一方に向かうにつれて、径方向に浅くなる溝を備える環状部材を含む。
【００１２】
〔１０〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記アシストモータは、前記出力体、または、前記出力体よりも動力伝達経路の上流側に連結される。
〔１１〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記伝達体は、前記支持部材と一体的に回転するサンギアを備え、前記出力体は、前記サンギアのまわりに前記サンギアと同軸に配置されるリングギアを備え、前記入力体は、前記サンギアと前記リングギアとの間に配置される複数のプラネタリギアを一体的に回転させるキャリアを備える。
【００１３】
〔１２〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記連結部は、前記支持部材に設けられる。
〔１３〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記変速機構は、制御対象回転体を含む複数の回転体を備え、前記切替機構は、前記制御対象回転体、または前記制御対象回転体に対向する対向部に設けられ、前記制御対象回転体の少なくとも一方向への回転を規制する突出位置と、前記制御対象回転体の回転を規制しない退避位置とに移動可能な連結部と、前記アシストモータの回転力を用いて、前記連結部を前記突出位置から前記退避位置に移動させる制御部とを含む。
【００１４】
〔１４〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記制御部は、前記連結部を押さえつけて、前記突出位置から前記退避位置に移動させる。
〔１５〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記連結部は、前記制御対象回転体の回転軸まわりに複数設けられる。
【００１５】
〔１６〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記制御部は、前記変速機構に含まれる前記複数の回転体のうちの前記制御対象回転体を除く他の１つの回転体と一体で回転可能であり、前記連結部と対向する部分に周方向の一方に向かうにつれて、径方向に浅くなる溝を備える環状部材を含む。
【００１６】
〔１７〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記アシストモータは、前記他の１つの回転体、または、前記他の１つの回転体よりも前記動力伝達経路の上流側に連結される。
【００１７】
〔１８〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記環状部材は、前記連結部を径方向内側に押さえつける。
〔１９〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記連結部は、爪部材を有する。
【００１８】
〔２０〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記制御部は、前記環状部材を回転軸方向に移動させるためのカムと、前記カムを駆動する電動モータとをさらに備える。
〔２１〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記入力回転軸は、人力駆動力が入力されるクランク軸である。
【００１９】
〔２２〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記アシストモータは、前記クランク軸の径方向の外側に配置される。
〔２３〕前記自転車のドライブユニットによれば、前記変速機構は、前記入力回転軸と一体に回転可能な第１回転体と、前記入力回転軸に対して位置が変わらない軸芯まわりに回転可能であり、前記第１回転体の回転が伝達される第２回転体と、前記第２回転体と一体に回転可能な第３回転体と、前記第３回転体の回転力が伝達され、前記出力部と一体に回転可能な第４回転体とを備え、前記切替機構は、前記第２回転体および前記第３回転体の一方に対向する対向部に設けられ、前記第２回転体および前記第３回転体の一方の少なくとも一方向への回転を規制する突出位置と、前記第２回転体および前記第３回転体の一方の回転を規制しない退避位置とに移動可能な連結部と、前記アシストモータの回転力を用いて、前記連結部を前記突出位置から前記退避位置に移動させる制御部とを含む。
【発明の効果】
【００２０】
上記自転車のドライブユニットは、変速性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の自転車のドライブユニットの断面図。
【図２】図１の切替機構の斜視図。
【図３】図１のリングギアと環状部材とを示す斜視図。
【図４】図２の環状部材の斜視図。
【図５】図３のリングギアおよび環状部材の一部を示す平面図。
【図６】図１の切替機構の連結部が突出位置にあるときの部分拡大図。
【図７】図６の７−７線の断面図。
【図８】図１の切替機構の連結部が退避位置にあるときの部分拡大図。
【図９】図８の９−９線の断面図。
【図１０】図１の切替機構の連結部の動作を示す断面図。
【図１１】図１の切替機構の連結部の動作を示す断面図。
【図１２】図１のトルクセンサの斜視図。
【図１３】図１のトルクセンサにシールド板を取り付けた状態の斜視図。
【図１４】第２実施形態の自転車のドライブユニットの模式的な断面図。
【図１５】図１４の切替機構の連結部が退避位置にあるときの模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
図１〜１１を参照して、第１実施形態の自転車のドライブユニットについて説明する。
図１に示されるように、ドライブユニット１０は、クランク軸である入力回転軸１２、回転が出力される出力部１４、ハウジング１６、入力回転軸１２から入力された回転を出力部１４に出力可能な変速機構１８、切替機構２０、アシスト機構２２、制御部２４、および、トルクセンサ７８を備えている。
【００２３】
ハウジング１６は、自転車のフレーム（図示略）に取り付けられる。ハウジング１６は、入力回転軸１２の一部、出力部１４の一部、変速機構１８、切替機構２０、アシスト機構２２の一部、および、制御部２４を収容する。
【００２４】
入力回転軸１２は、ハウジング１６に回転可能に支持される。入力回転軸１２の両端は、ハウジング１６の外部に露出している。入力回転軸１２の両端には、クランクアーム（図示略）を取り付け可能であり、クランクアームを介して人力駆動力が入力される。入力回転軸１２は、中空軸であってもよい。入力回転軸１２の軸方向の一端部の外周部は、ベアリング１７Ａを介してハウジング１６に支持される。入力回転軸１２の軸方向の他端部の外周部は、ベアリング１７Ｂを介して出力部１４に支持される。
【００２５】
出力部１４は、筒状に形成されて、入力回転軸１２まわりに入力回転軸１２と同軸に配置される。出力部１４の一端は、ハウジング１６の外部に露出している。出力部１４の軸方向の中間部の外周部は、ベアリング１７Ｃを介してハウジング１６に支持されている。出力部１４は、入力回転軸１２の軸方向の一端の外周部にスプロケットＳを取り付け可能な取付部１４Ａを有する。取付部１４Ａは、スプラインである。スプロケットＳの内周のスプラインが取付部１４Ａに嵌め込まれる。スプロケットＳを挟んでボルトＢが出力部１４の内周部にねじ込まれることにより、スプロケットＳが出力部１４に取り付けられる。出力部１４は、軸方向に分割され構成されてもよい。
【００２６】
変速機構１８は、変速軸２６、伝達機構２８、および、遊星歯車機構３０を備える。変速軸２６は、支持部材であり、制御対象回転体である。変速機構１８は、２つの変速ステージを有し、入力回転軸１２から入力された回転を変速して、出力部１４に出力可能である。
【００２７】
変速軸２６は、入力回転軸１２の径方向の外側に配置される。変速軸２６は、入力回転軸１２と平行に設けられる。変速軸２６は、ハウジング１６に回転可能に支持される。変速軸２６の軸方向の一端部および他端部は、それぞれベアリング１７Ｄ，１７Ｅを介してハウジング１６に支持されている。変速軸２６は、入力回転軸１２に対して位置が変わらない軸芯Ｃまわりに回転可能である。変速軸２６の軸方向の一端部は、ボールベアリング１７Ｄによって支持され、他端部はニードルベアリング１７Ｅによって支持されている。
【００２８】
伝達機構２８は、入力回転軸１２まわりに入力回転軸１２と同軸に設けられる第１伝達ギア３２、および、変速軸２６まわりに変速軸２６と同軸に設けられる第２伝達ギア３４を備えている。
【００２９】
第１伝達ギア３２は、外歯車である。第１伝達ギア３２の内周は、入力回転軸１２にスプライン嵌合または圧入等により相対回転不能に支持される。
第２伝達ギア３４は、外歯車である。第２伝達ギア３４は、変速軸２６にベアリング等を介して回転可能に支持される。第１伝達ギア３２の外歯車と第２伝達ギア３４の外歯車とは互いに噛み合わせられている。このため、入力回転軸１２の回転は、第１伝達ギア３２を介して第２伝達ギア３４に伝達される。
【００３０】
遊星歯車機構３０は、伝達体であるサンギア３６、複数のプラネタリギア３８、入力体であるキャリア４０、および、出力体であるリングギア４２を備えている。リングギア４２は、他の１つの回転体である。
【００３１】
サンギア３６は、変速軸２６まわりに変速軸２６と同軸に設けられる。サンギア３６は、変速軸２６と一体化されている。このため、変速軸２６は、サンギア３６と一体で回転可能である。
【００３２】
複数のプラネタリギア３８は、サンギア３６のまわりに配置されている。複数のプラネタリギア３８は、サンギア３６とリングギア４２との間に配置されている。複数のプラネタリギア３８の外歯車は、サンギア３６の外歯車およびリングギア４２の内歯車と噛み合わせられている。
【００３３】
キャリア４０は、複数のプラネタリギア３８を回転可能に支持し、複数のプラネタリギア３８をサンギア３６まわりにおいて一体的に回転させる。キャリア４０の変速軸２６の軸方向の一端は、スプライン嵌合または圧入等により第１伝達ギア３２と結合されて、第１伝達ギア３２と一体的に回転可能である。すなわち、キャリア４０は、第１伝達ギア３２を介して変速軸２６に回転可能に支持される。キャリア４０には、第１伝達ギア３２を介して入力回転軸１２の回転が入力される。
【００３４】
リングギア４２は、サンギア３６のまわりにサンギア３６と同軸に設けられる。リングギア４２は、変速軸２６の軸方向においてプラネタリギア３８と結合される側の第１端部４２Ａ、および、第１端部４２Ａとは反対側の第２端部４２Ｂを備えている。リングギア４２は、第１端部４２Ａが複数のプラネタリギア３８を覆っている。リングギア４２は、第２端部４２Ｂの内周がベアリング等を介して変速軸２６に回転可能に支持される。
【００３５】
リングギア４２は、第１端部４２Ａの外周に第１ギア４２Ｃが形成されている。リングギア４２は、第２端部４２Ｂの外周に第２ギア４２Ｄが形成されている。第２ギア４２Ｄは、出力部１４の外周に形成されるギア１４Ｂに噛み合わせられている。すなわち、リングギア４２は、回転を外部に出力する。第２ギア４２Ｄの歯数は、第１ギア４２Ｃの歯数よりも少ない。リングギア４２の第１ギア４２Ｃと第２ギア４２Ｄとの間には、円環部分４２Ｆが形成される。円環部分４２Ｆは、ベアリング１７Ｆを介してハウジング１６に回転可能に支持されている。
【００３６】
切替機構２０は、変速機構１８の変速状態を切り替え可能である。切替機構２０は、保持部材４４、第１付勢部材４６（図２参照）、ワンウェイクラッチ４８、連結部５０、および、制御部５２を備える。
【００３７】
保持部材４４は、円筒形状を有する。保持部材４４は、変速軸２６まわりに変速軸２６と同軸に設けられる。保持部材４４は、変速軸２６に固定して設けられ、変速軸２６と一体で回転する。保持部材４４は、内周部にスプライン溝４４Ｃを備える。スプライン溝４４Ｃは、変速軸２６の外周に設けられるスプライン溝２６Ｃに取付けられて、変速軸２６の軸芯Ｃまわりの回転を阻止する。保持部材４４は、変速軸２６に設けられ、図６に示す直径が異なる段差部２６Ｂと、固定部材４５によって軸方向の移動が規制される。固定部材４５は、例えばＥリングによって構成される。保持部材４４は、変速軸２６の軸方向においてリングギア４２の第２端部４２Ｂと隣り合う位置に配置されている。
【００３８】
図２に示す連結部５０は、変速軸２６（図１参照）の回転軸まわりに複数設けられる。各連結部５０は、爪部材５４を有する。各爪部材５４は、少なくともその一部が保持部材４４の外周部に形成される溝４４Ａに収容可能に保持部材４４に取り付けられる。各爪部材５４は、変速軸２６の軸方向においてリングギア４２とは反対側の端部が、図６に示すハウジング１６の対向部１６Ａと対向する。対向部１６Ａは、変速軸２６の軸まわりで環状に形成される内周部１６Ｂを有する。内周部１６Ｂには、溝１６Ｃが形成されている。溝１６Ｃは、内周部１６Ｂの周方向に所定の間隔をあけて複数形成されている。溝１６Ｃは、いわゆるラチェット溝と同様の形状を有する。各爪部材５４は、溝４４Ａから少なくとも一部が突出し、溝１６Ｃに結合する結合位置と、対向部１６Ａの溝１６Ｃから離れて保持部材４４の溝４４Ａに収容される退避位置とに移動可能である。なお、本実施形態では結合位置は、突出位置に相当する。対向部１６Ａは、ハウジング１６に一体的に形成されていてもよく、ハウジング１６の本体とは別体で形成されていてもよい。対向部１６Ａは金属で構成されるのが望ましい。対向部１６Ａを、ハウジング１６の本体とは別体で形成する場合、ハウジング１６の本体の内周部に対向部１６Ａを装着する装着部を形成し、対向部１６Ａの軸芯Ｃ（図１参照）まわりの回転を阻止する。ハウジング１６の本体は、樹脂によって形成されてもよく、金属によって形成されてもよい。
【００３９】
第１付勢部材４６は、環形のばねである。第１付勢部材４６は、複数の爪部材５４の外面に形成される溝５４Ａおよび保持部材４４の外周に形成される周溝４４Ｂ（図２参照）に嵌め込まれる。第１付勢部材４６は、爪部材５４に結合位置に向かう力を付与する。
【００４０】
制御部５２は、環状部材５６、第２付勢部材５８、環状部材５６を変速軸２６の軸方向に移動させるためのカム６０、連結体６２、および、カム６０を駆動するアクチュエータ６４を備える。アクチュエータ６４は、例えば電動モータである。
【００４１】
図３に示されるように、環状部材５６は、リングギア４２まわりにリングギア４２と同軸に設けられる。環状部材５６は、リングギア４２の第２端部４２Ｂであって、第２ギア４２Ｄよりも変速軸２６（図１参照）の軸方向において連結部５０（図１参照）に近い側の部分を覆っている。
【００４２】
図４に示されるように、環状部材５６は、内周部に複数の凹部５６Ａが形成され、側面部（軸方向の端面部）に複数の溝５６Ｂが形成され、かつ、外周部に環状の凸部５６Ｅが形成されている。凸部５６Ｅは、環状部材５６の外周部のうちのリングギア４２の第２ギア４２Ｄ（図３参照）側の部分に形成されている。
【００４３】
凹部５６Ａは、環状部材５６の内周部のうちのリングギア４２側の部分に軸方向に延びるように形成されている。凹部５６Ａは、リングギア４２の外周に形成される軸方向に延びる凸部４２Ｅ（図３参照）に嵌め込まれている。凹部５６Ａは、凸部４２Ｅよりもわずかに大きく形成されている。環状部材５６は、凹部５６Ａが凸部４２Ｅに嵌め込まれているので、リングギア４２が回転すると、リングギア４２と一体で回転する。また環状部材５６は、凹部５６Ａが凸部４２Ｅ（図１参照）に沿って移動することができる。このため、環状部材５６は、リングギア４２に対して軸方向に移動可能である。
【００４４】
溝５６Ｂは、環状部材５６の内周のうちの図６に示す連結部５０側の側面部に形成されている。溝５６Ｂは、爪部材５４と対向する。図５に示されるように、各溝５６Ｂは、周方向の一方に向かうにつれて、軸方向に浅くなる第１案内面５６Ｃを有する。また各溝５６Ｂは、周方向の他方の端部で、径方向に小さくなる第２案内面５６Ｄを有する。複数の溝５６Ｂは、周方向において連続して形成されている。環状部材５６の連結部５０側の内周面５６Ｆは、複数の溝５６Ｂに連なっており、円環状に形成されている。
【００４５】
図６に示されるように、変速軸２６の軸方向において環状部材５６のリングギア４２側の端部と、リングギア４２との間には、第２付勢部材５８が取り付けられている。第２付勢部材５８は、環状部材５６に、連結部５０側に向かう力を付与する。
【００４６】
カム６０は、環状部材５６のまわりに環状部材５６と同軸に配置されている。カム６０は、環状部材５６の軸まわりに回転可能にハウジング１６に支持されている。具体的には、カム６０は、ハウジング１６のフロントスプロケットＳ（図１参照）側の端部から変速軸２６の軸方向に延びる円筒部分１６Ｄに嵌め込まれている。カム６０は、カム面６０Ａおよびギア６０Ｅを備えている。カム６０は、環状に形成されている。
【００４７】
図６および図７に示されるように、カム面６０Ａは、カム６０のうちの変速軸２６の軸方向においてリングギア４２側の側面部に形成される。カム面６０Ａは、周方向の一方に向かうにつれて連結部５０側（図７の右側）に向かうように傾斜している傾斜部６０Ｂと、傾斜部６０Ｂの周方向の両端部にそれぞれ連なり、変速軸２６に垂直な第１平面部６０Ｃおよび第２平面部６０Ｄとを含む。第１平面部６０Ｃは、第２平面部６０Ｄよりもカム６０のうちの変速軸２６の軸方向においてリングギア４２側に近い位置に配置される。
【００４８】
図６に示されるように、連結体６２は、環状部分６２Ａと、環状部分６２Ａから径方向に延びる操作片６２Ｂとを含む。環状部分６２Ａは、前記環状部材５６の凸部５６Ｅに、リングギア４２とは反対側から接触する。操作片６２Ｂは、前記環状部分の周方向に複数設けられる。ここでは図１に示されるように、２つの操作片６２Ｂが、軸芯Ｃに対して対称となる位置に設けられている。図６に示されるように、連結体６２の操作片６２Ｂは、変速軸２６の軸方向においてカム面６０Ａに接触している。連結体６２の操作片６２Ｂは、カム６０の周方向においてハウジング１６の変速軸２６の軸方向に延びる溝１６Ｃに嵌め込まれている。連結体６２は、溝１６Ｃに沿って変速軸２６の軸方向に移動可能である。
【００４９】
アクチュエータ６４は、カム６０の径方向の外側に配置されている。アクチュエータ６４は、カム６０のギア６０Ｅに結合されている。アクチュエータ６４は、カム６０を、所定角度だけ回転させる。カム６０の内周部には、ハウジング１６の円筒部分１６Ｄに形成される穴（図示略）に挿入される凸（図示略）部が形成されており、穴（図示略）の周方向の端面によってカム６０の回転角度が規制される。
【００５０】
図６〜１１を参照して、切替機構２０の動作について説明する。
図６および図７に示されるように、カム６０の回転位相が、カム面６０Ａのうちの第１平面部６０Ｃと連結体６２の操作片６２Ｂとが接触する位相にあるとき、連結体６２を介して環状部材５６がリングギア４２側の位置に維持される。このとき、環状部材５６の溝５６Ｂは、爪部材５４から離れている。このため、爪部材５４は、ハウジング１６の対向部１６Ａに形成される溝１６Ｃに向かって突出する突出位置に維持される。このため、爪部材５４は、ハウジング１６に対する相対回転が不能となる。爪部材５４は、保持部材４４を介して変速軸２６に相対回転不能に支持されている。このため、爪部材５４は、変速軸２６およびサンギア３６（図１参照）の一方向への回転を規制する。
【００５１】
図８および図９に示されるように、カム６０の回転位相が、カム面６０Ａのうちの第１平面部６０Ｃと連結体６２の操作片６２Ｂとが接触する位相からカム面６０Ａのうちの第２平面部６０Ｄと連結体６２の操作片６２Ｂとが接触する位相に向かって移動したとき、環状部材５６の一方向（図１０の矢印ＲＡの方向）の回転にともなって、突出位置にある爪部材５４は、第１案内面５６Ｃに沿って、第２案内面５６Ｄに案内される。具体的には、第１案内面５６Ｃの浅い部分から深い部分に移動する。このとき、図９に示されるように、連結体６２を介して環状部材５６が連結部５０側の位置に維持される。
【００５２】
そして、爪部材５４の背面が第２案内面５６Ｄに接触し、環状部材５６がさらに回転することにより、爪部材５４は第２案内面５６Ｄに沿って溝４４Ａに向かって押さえつけられる。すなわち、制御部５２の環状部材５６は、連結部５０の爪部材５４を押さえつけて、突出位置から退避位置に移動させる。爪部材５４は、連結部５０の環状部材５６の内周面５６Ｆによって押されつけられた状態となるので、爪部材５４は、図１１に示すように、保持部材４４の溝４４Ａに収容される退避位置に維持される。このため、爪部材５４は、ハウジング１６に対する相対回転が可能となる。爪部材５４は、保持部材４４を介して変速軸２６に相対回転不能に支持されている。このため、爪部材５４は、変速軸２６および変速軸２６と相対回転不能であるサンギア３６の一方向への回転を規制しない。
【００５３】
図１に示すワンウェイクラッチ４８は、ローラクラッチである。ワンウェイクラッチ４８は、キャリア４０とリングギア４２との間に設けられる。ワンウェイクラッチ４８は、キャリア４０の一方向の回転速度がリングギア４２の回転速度以上のときに、キャリア４０とリングギア４２とを一体的に回転させる。ワンウェイクラッチ４８は、キャリア４０の一方向の回転速度がリングギア４２の一方向の回転速度未満のときにキャリア４０とリングギア４２との相対回転を許容する。なお、キャリア４０およびリングギア４２の一方向の回転は、自転車（図示略）が前進するときの入力回転軸１２の回転方向と対応する。
【００５４】
ドライブユニット１０の変速状態について説明する。
爪部材５４が突出位置にあるとき、サンギア３６は、ハウジング１６に対する相対回転が規制されている。このため、キャリア４０に回転が入力されたとき、プラネタリギア３８は、サンギア３６のまわりを公転しながらサンギア３６から生じる反力によって公転方向と同じ方向に自転する。プラネタリギア３８の自転により、リングギア４２がプラネタリギア３８の回転方向に押され、リングギア４２がキャリア４０と同方向に回転する。このとき、キャリア４０に入力された回転は、増速されてリングギア４２から出力される。
【００５５】
爪部材５４が退避位置にあるとき、サンギア３６は、ハウジング１６に対する相対回転が規制されていない。このため、キャリア４０に回転が入力されたとき、プラネタリギア３８は、サンギア３６を回転させてしまうので、リングギア４２に回転を伝達することができない。このため、キャリア４０の一方向の回転速度がリングギア４２の回転速度以上になる。このため、ワンウェイクラッチ４８により、キャリア４０とリングギア４２との相対回転が規制され、キャリア４０とリングギア４２とが一体に回転する。また、このとき、サンギア３６は、プラネタリギア３８によりキャリア４０およびリングギア４２と同じ方向に押されるため、サンギア３６もキャリア４０およびリングギア４２と一体に回転する。すなわち、ワンウェイクラッチ４８は、サンギア３６の回転を制御する。
【００５６】
アシスト機構２２は、アシストモータ６６および減速機構６８を備えている。
アシストモータ６６は、入力回転軸１２の径方向の外側に配置される。アシストモータ６６は、入力回転軸１２から出力部１４までの動力伝達経路に連結される。アシストモータ６６の出力軸６６Ａは、入力回転軸１２と平行に配置されている。
【００５７】
減速機構６８は、第１減速ギア７０、第２減速ギア７２、ワンウェイクラッチ７４、および、第３減速ギア７６を備えている。
第１減速ギア７０は、円筒形状を有する。第１減速ギア７０は、アシストモータ６６の出力軸６６Ａと接続されているこのため、第１減速ギア７０にアシストモータ６６の回転が入力される。
【００５８】
第２減速ギア７２は、第１減速ギア７０と同軸に配置されている。第２減速ギア７２は、ワンウェイクラッチ７４を介して第１減速ギア７０と接続されている。第２減速ギア７２は、外周部にワンウェイクラッチ７４および第１減速ギア７０を支持する支持部分７２Ａを有し、軸方向の両端が、ベアリング等を介してハウジング１６に回転可能に支持されている。
【００５９】
ワンウェイクラッチ７４は、第１減速ギア７０から第２減速ギア７２への一方向への回転を伝達し、第２減速ギア７２から第１減速ギア７０への一方向の回転を伝達しない。
第２減速ギア７２は、第３減速ギア７６と接続されている。第２減速ギア７２の一方向の回転は、第３減速ギア７６に伝達される。第３減速ギア７６の軸方向の両端は、ハウジング１６にベアリング等を介して回転可能に支持されている。
【００６０】
第３減速ギア７６は、リングギア４２の第１ギア４２Ｃと接続されている。このため、アシストモータ６６のトルクは、減速機構６８により減速されてリングギア４２に入力される。
【００６１】
制御部２４は、入力回転軸１２に加えられる人力駆動力に応じてアシストモータ６６を駆動する。制御部２４は、ハウジング１６の内部に設けられる。制御部２４は、回路基板を有し、回路基板の主面は、入力回転軸１２に垂直になるように配置されている。人力駆動力は、例えば、入力回転軸１２、または、変速機構１８に取り付けられるトルクセンサ７８によって検出される。
【００６２】
図１に示されるように、トルクセンサ７８は、変速軸２６の一端部を支持するベアリング１７Ｄの近傍に設けられる。トルクセンサ７８は、変速軸２６の入力側の端部に設けられる。図１２に示されるように、トルクセンサ７８は、ロードセル７８Ａと、支持部材７８Ｂと、歪センサ７８Ｃと、押圧部材７８Ｆとを含んで構成される。
【００６３】
ロードセル７８Ａは直方体形状に形成されている。ロードセル７８Ａは、その長手方向が外輪１７Ｇの接線方向と平行になるように配置されている。ロードセル７８Ａの１つの側面は、ベアリング１７Ｄの外輪１７Ｇの外周に接触する。ロードセル７８Ａの長手方向の一端部および他端部には、ロードセル７８Ａがベアリング１７Ｄに接触する側とは反対側からロードセル７８Ａを支持する支持部材７８Ｂがそれぞれ設けられている。
【００６４】
各支持部材７８Ｂは、円柱形状を有し、その軸心がロードセル７８Ａの長手方向に垂直になるように配置され、その外周がロードセル７８Ａに接触するように配置される。ロードセル７８Ａおよび支持部材７８Ｂは、ハウジング１６の凹部１６Ｅに設けられる。支持部材７８Ｂは凹部１６Ｅに固定して設けられ、ロードセル７８Ａは凹部１６Ｅ内でわずかに移動可能に設けられている。ロードセル７８Ａにおけるベアリング１７Ｄの外輪１７Ｇの外周との接触位置は、ロードセル７８Ａの長手方向において２つの支持部材７８Ｂの間の中央と略等しい。ロードセル７８Ａは、凹部１６Ｅに、ロードセル７８Ａが支持部材７８Ｂの間でわずかに撓むことができるように支持されている。ロードセル７８Ａと、ベアリング１７Ｄの外輪１７Ｇとが接触する位置が、第２伝達ギア３４の反力の方向、またはこの反力の方向からわずかにずれるようにロードセル７８Ａがハウジング１６に設けられている。
【００６５】
ベアリング１７Ｄは、凹部１６Ｅに挿入して設けられている。凹部１６Ｅはベアリング１７Ｄよりもわずかに大きく形成されており、凹部１６Ｅ内でベアリング１７Ｄは軸芯Ｃ（図１参照）に垂直な方向にわずかに移動可能になっている。ベアリング１７Ｄは、押圧部材７８Ｆによって、ロードセル７８Ａに押されている。押圧部材７８Ｆは、例えば板ばねによって形成されている。ロードセル７８Ａのうちのベアリング１７Ｄと接触する側面とは反対側の側面、すなわち支持部材７８Ｂが接触する側面には、歪センサ７８Ｃが設けられる。
【００６６】
歪センサ７８Ｃは、歪ゲージおよび半導体センサなどによって実現される。ロードセル７８Ａの長手方向の中央の近くに、ロードセル７８Ａの長手方向に平行な方向の検出特性を有する歪ゲージ７８Ｄを配置し、この歪ゲージ７８Ｄとそれぞれの端部との間に、ロードセル７８Ａの長手方向に垂直な方向の検出特性を有する歪ゲージ７８Ｄを配置する。例えばロードセル７８Ａの長手方向の中央に関して、対称に４つの歪ゲージ７８Ｄが設けられる。２つの歪ゲージ７８Ｄは、ロードセル７８Ａの長手方向の中央寄りかつ一端側に設けられる。他の２つの歪ゲージ７８Ｄは、ロードセル７８Ａの長手方向の中央寄りかつ他端側に設けられる。４つの歪ゲージ７８Ｄの検出方向は、ロードセル７８Ａの長手方向に平行な方向および垂直な方向である。４つの歪ゲージ７８Ｄによってブリッジ回路を形成して、ロードセル７８Ａに生じる歪を検出する。
【００６７】
ロードセル７８Ａの近傍には、増幅装置７８Ｅが設けられている。増幅装置７８Ｅは、歪センサ７８Ｃから出力される信号を増幅する。増幅装置７８Ｅは、凹部１６Ｅに設けられる。増幅装置７８Ｅは、制御部２４（図１参照）に増幅した信号を出力する。
【００６８】
ロードセル７８Ａ、支持部材７８Ｂおよび増幅装置７８Ｅが設けられる凹部１６Ｅの開口は、図１３に示すように金属によって形成されるシールド板７９によって覆われる。シールド板７９には、ロードセル７８Ａの凹部１６Ｅの開口側への移動を阻止するばね部材７９Ａが形成されている。
【００６９】
図１に示す制御部２４は、トルクセンサ７８が所定のトルク以上のトルクを検出すると、トルクセンサ７８の検出したトルクに応じて、アシストモータ６６を駆動する。制御部２４は、アクチュエータ６４を制御する。制御部２４は、図示しない変速操作部に接続され、変速操作部からの信号に基づいてアクチュエータ６４を駆動する。変速操作部は、自転車のハンドルに設けられる変速スイッチ、変速レバーによって実現される。変速操作部は、電気配線によって制御部２４に接続されていてもよく、無線によって制御部２４に接続されていてもよい。また制御部２４は、たとえば自転車に設けられるセンサの検出信号に基づいて、アクチュエータ６４を駆動してもよい。センサは、たとえば自転車の速度を検出する速度センサ、クランクのケイデンスを検出するケイデンスセンサなどである。制御部２４がアクチュエータ６４を駆動することによって、ドライブユニット１０は、２段の変速装置として機能する。
【００７０】
ドライブユニット１０の動力伝達経路について説明する。
アシストモータ６６は、リングギア４２に連結される。切替機構２０の少なくとも一部は、アシストモータ６６と出力部１４との間の伝達経路に連結される。このため、アシストモータ６６が駆動されている場合、環状部材５６に伝達されるトルクは、アシストモータ６６のトルクが加えられている。このため、制御部５２は、人力駆動力およびアシストモータ６６の回転力を用いて、連結部５０の爪部材５４を突出位置から退避位置に移動させる。すなわち、切替機構２０は、アシストモータ６６の回転力を用いて、変速機構１８の変速状態を切り替え可能である。またアシストモータ６６が駆動されていない場合には、制御部５２は人力駆動力のみを用いて連結部５０の爪部材５４を突出位置から退避位置に移動させることができる。
【００７１】
ドライブユニット１０は、以下の効果を奏する。
（１）切替機構２０は、アシストモータ６６の回転力を用いて、変速機構１８の変速状態を切り替え可能である。このため、アシストモータ６６が変速機構１８よりも下流に連結される場合と比較して、変速性能を向上できる。
【００７２】
（２）切替機構２０は、ワンウェイクラッチ４８を備えている。このため、例えば、モータによりサンギア３６の回転を制御する場合と比較して、ドライブユニット１０の構成を簡便化できる。
【００７３】
（第２実施形態）
図１４および図１５を参照して、第２実施形態の自転車のドライブユニットについて説明する。なお、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
図１４に示されるように、ドライブユニット１０は、入力回転軸１２、出力部１４、ハウジング１６、変速機構８０、切替機構８２、および、アシスト機構２２を備えている。
変速機構８０は、変速軸８４、伝達体８６、第１回転体８８、第２回転体９０、第３回転体９２、および、第４回転体９４を備えている。
【００７５】
変速軸８４は、入力回転軸１２の径方向の外側に配置され、入力回転軸１２と平行に設けられている。変速軸８４は、ハウジング１６に回転可能に支持される。変速軸８４は、入力回転軸１２に対して位置が変わらない軸芯Ｃまわりに回転可能である。
【００７６】
伝達体８６は、筒状に形成されている。伝達体８６は、入力回転軸１２まわりに入力回転軸１２と同軸に配置される。伝達体８６は、スプライン嵌合または圧入等により入力回転軸１２に相対回転不能に支持される。このため、伝達体８６は、入力回転軸１２と一体に回転可能である。
【００７７】
第１回転体８８は、円筒形状を有し、軸方向の一端が伝達体８６に嵌め込まれている。すなわち、伝達体８６は、入力回転軸１２と第１回転体８８とを結合する。第１回転体８８の外周にはギア８８Ａが形成されている。
【００７８】
第２回転体９０は、変速軸８４まわりに変速軸８４と同軸に配置される。第２回転体９０は、スプライン嵌合および圧入等により変速軸８４に相対回転不能に支持される。このため、第２回転体９０は、軸芯Ｃまわりに変速軸８４と一体に回転可能である。第２回転体９０の外周にはギア９０Ａが形成されている。ギア９０Ａは、第１回転体８８のギア８８Ａと噛み合わせられている。このため、第１回転体８８のトルクは、伝達体８６を介して第２回転体９０に伝達される。第２回転体９０のギア９０Ａの歯数は、第１回転体８８のギア８８Ａの歯数よりも少ない。このため、第１回転体８８の回転は、増速されて第２回転体９０に伝達される。
【００７９】
第３回転体９２は、円筒形状を有する。第３回転体９２は、変速軸８４まわりに変速軸８４と同軸に配置される。第３回転体９２は、切替機構８２を介して変速軸８４に支持される。第３回転体９２は、変速軸８４に回転可能に支持されていてもよい。第３回転体９２は、切替機構８２により変速軸８４に結合されたとき、軸芯Ｃまわりに第２回転体９０および変速軸８４と一体に回転可能である。第３回転体９２の内周には、切替機構８２と結合される溝９２Ｂが形成されている。第３回転体９２の外周には、ギア９２Ａが形成されている。
【００８０】
第４回転体９４は、円筒形状を有する。第４回転体９４は、出力部１４まわりに出力部１４と同軸に配置される。第４回転体９４は、スプライン嵌合または圧入等により出力部１４に結合されている。このため、第４回転体９４は、出力部１４と一体に回転可能である。第４回転体９４の外周には、ギア９４Ａが形成されている。ギア９４Ａは、第３回転体９２のギア９２Ａに噛み合わせられている。このため、第３回転体９２のトルクは、第４回転体９４に伝達される。第４回転体９４のギア９４Ａの歯数は、第３回転体９２のギア９２Ａの歯数よりも多い。このため、第３回転体９２の回転は、所定の減速比で減速されて第４回転体９４に伝達される。なお、第１回転体８８と第２回転体９０との間の増速比は、第３回転体９２と第４回転体９４との間の所定の減速比よりも大きい。このため、第１回転体８８から第２回転体９０および第３回転体９２を経て第４回転体９４に回転が伝達されるとき、第４回転体９４の回転速度は、第１回転体８８よりも大きい。
【００８１】
切替機構８２は、変速機構８０を介して、出力部１４および入力回転軸１２を連結する第１状態と、変速機構８０を介さずに出力部１４および入力回転軸１２を連結する第２状態とを切り替える。
【００８２】
切替機構８２は、第１状態では、入力回転軸１２と第１回転体８８との間、第１回転体８８と第２回転体９０との間、第２回転体９０と第３回転体９２との間、第３回転体９２と第４回転体９４との間、および、第４回転体９４と出力部１４との間の全てにおいてトルクを伝達させる。切替機構８２は、第２状態では、第２回転体９０と第３回転体９２との間においてトルクを伝達させない。
【００８３】
切替機構８２は、変速軸８４と第３回転体９２の内周との間に配置される制御部５２、制御部５２を動作させるカム６０、カム６０を動作させるアクチュエータ６４、および、第１回転体８８の内周と出力部１４の外周との間に配置されるワンウェイクラッチ９６を備えている。
【００８４】
制御部５２は、変速軸８４の外周と第３回転体９２の内周との間に少なくとも一部が配置される連結部５０、および、環状部材５６を備えている。
連結部５０は、変速軸８４の外周に設けられる。連結部５０は、変速軸８４と第３回転体９２とを連結可能である。連結部５０は、変速軸８４から第３回転体９２の内周に向かって突出可能な爪部材５４を備えている。
【００８５】
環状部材５６は、円筒形状を有する。環状部材５６は、変速軸８４のまわりに変速軸８４と同軸に設けられる。環状部材５６は、変速軸８４の軸方向に移動可能である。
ワンウェイクラッチ９６は、ローラクラッチである。ワンウェイクラッチ９６は、入力回転軸１２の一方向の回転速度が出力部１４の一方向の回転速度以上のときに入力回転軸１２と出力部１４とを一体的に回転させる。ワンウェイクラッチ９６は、入力回転軸１２の一方向の回転速度が出力部１４の一方向の回転速度未満のときに、入力回転軸１２と出力部１４との相対回転を許容する。なお、一方向の回転は、自転車（図示略）が前進するときの入力回転軸１２の回転方向に相当する。
【００８６】
環状部材５６が変速軸８４の軸方向において連結部５０から離れる側に移動して連結部５０から離れた位置にあるとき、すなわち、変速機構８０が第１状態にあるとき、溝５６Ｂが爪部材５４から離れて爪部材５４が第３回転体９２の溝９２Ｂに向かって突出する突出位置に移動する。これにより、爪部材５４が、溝９２Ｂに嵌まり込む。このため、第３回転体９２が変速軸８４および第２回転体９０に対して相対回転不能となる。このため、変速軸８４および第２回転体９０のトルクが第３回転体９２に伝達される。
【００８７】
第１回転体８８のギア８８Ａの歯数よりも第４回転体９４のギア９４Ａの歯数の方が少ない。このため、切替機構８２が図１４に示す第１状態にあるとき、変速機構８０に入力された回転は、増速されて出力部１４に出力される。切替機構８２が第１状態にあるとき、入力回転軸１２および第１回転体８８の回転速度は、出力部１４の回転速度未満である。このため、ワンウェイクラッチ９６は、入力回転軸１２および第１回転体８８と出力部１４との相対回転を許容する。このため、入力回転軸１２の回転は、変速機構８０により増速されて出力部１４に出力される。
【００８８】
図１５に示されるように、環状部材５６が変速軸８４の軸方向において連結部５０に近付く側に移動して連結部５０と接触する位置にあるとき、すなわち、変速機構８０が第２状態にあるとき、溝５６Ｂが爪部材５４を押し下げる。これにより、爪部材５４が、第３回転体９２の溝９２Ｂから離脱する退避位置に移動する。すなわち、環状部材５６は、連結部５０を第３回転体９２から切り離す。このため、第３回転体９２が変速軸８４および第２回転体９０に対して相対回転可能となる。このため、変速軸８４および第２回転体９０のトルクが第３回転体９２に伝達されない。
【００８９】
切替機構８２が図１５に示す第２状態にあるとき、第２回転体９０から第３回転体９２にトルクが伝達されない。このため、切替機構８２が第２状態にあるとき、入力回転軸１２および第１回転体８８の回転速度は、出力部１４の回転速度以上である。このため、ワンウェイクラッチ９６は、入力回転軸１２および第１回転体８８と出力部１４とを一体的に回転させる。このため、入力回転軸１２の回転は、変速機構８０により増速されずに出力部１４に出力される。
【００９０】
アシスト機構２２は、アシストモータ６６を備えている。アシストモータ６６の出力軸６６Ａのギアは、第２回転体９０のギア９０Ａに噛み合わせられている。アシストモータ６６の回転は、第２回転体９０に伝達される。
【００９１】
伝達体８６には、トルクセンサ９８が取り付けられている。トルクセンサ９８は、伝達体８６にかかるトルクに応じた信号を制御部２４に出力する。制御部２４は、トルクセンサ９８の出力に基づいてアシストモータ６６を制御する。トルクセンサ９８は、たとえば歪センサによって実現される。歪センサの信号は無線または有線によって、制御部２４に伝送される。
【００９２】
ドライブユニット１０は、以下の効果を奏する。
（１）切替機構８２は、アシストモータ６６の回転力を用いて、変速機構８０の変速状態を切り替え可能である。このため、アシストモータ６６が変速機構８０よりも下流に連結される場合と比較して、変速性能を向上できる。
【００９３】
（２）連結部５０は、入力回転軸１２の回転が増速された後の変速軸８４と第３回転体９２との間に配置される。すなわち、連結部５０にかかるトルクは、入力回転軸１２にかかるトルクよりも小さい。このため、変速機構８０が第１状態にあって連結部５０の爪部材５４が第３回転体９２の溝９２Ｂに嵌め込まれているときに爪部材５４が溝９２Ｂから抜けるための力を小さくできる。切替機構２０は、入力回転軸１２よりも回転速度が高く、トルクの小さい変速軸８４と第３回転体９２との間のトルクの伝達を切り替える。このため、入力回転軸１２の回転が減速された後の部材間のトルクの伝達を切り替える場合と比較して、変速性能を向上できる。
【００９４】
（３）切替機構２０は、ワンウェイクラッチ９６を備えている。このため、例えば、電動のクラッチを設けて入力回転軸１２または第１回転体８８と出力部１４との間のトルクの伝達を制御する場合と比較して、ドライブユニット１０の構成を簡便化できる。
【００９５】
（４）アシストモータ６６は、第４回転体９４にトルクを伝達する。このため、入力回転軸１２から出力部１４までの動力伝達経路において、第４回転体９４よりも上流にアシストモータ６６のトルクを伝達する場合と比較して、連結部５０にかかるトルクを小さくできる。このため、アシストモータ６６からのトルクにより変速性能が低下することを抑制できる。
【００９６】
（変形例）
自転車のドライブユニットが取り得る具体的な形態は、上記実施形態に例示された形態に限定されない。自転車のドライブユニットは、上記実施形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記実施形態の変形例は、自転車のドライブユニットが取り得る各種の形態の一例である。
【００９７】
・第１実施形態のアシストモータ６６を、減速機構６８を介してキャリア４０または入力回転軸１２に接続することもできる。要するに、入力回転軸１２から出力部１４までの動力伝達経路において、切替機構２０の環状部材５６が連結されるリングギア４２よりも上流であれば、いずれの回転体にモータ６６のトルクを伝達してもよい。
【００９８】
・第１実施形態の連結部５０を対向部１６Ａに設けることもできる。この場合、環状部材５６の外周に溝５６Ｂが形成される。また、切替機構２０は、爪部材５４を変速軸２６の外周に形成される溝に突出可能な突出位置と、変速軸２６の外周に形成される溝から離脱する退避位置との間で移動させる。
【００９９】
・第１実施形態の遊星歯車機構３０を以下の（Ａ）〜（Ｅ）ように変更することもできる。
（Ａ）入力体であるリングギアに入力回転軸１２の回転が入力され、出力体であるキャリアの回転が出力部１４に出力され、制御対象回転体であり伝達体であるサンギアの回転が切替機構により制御される。
【０１００】
（Ｂ）入力体であるキャリアに入力回転軸１２の回転が入力され、出力体であるサンギアの回転が出力部１４に出力され、制御対象回転体であり伝達体であるリングギアの回転が切替機構により制御される。
【０１０１】
（Ｃ）入力体であるサンギアに入力回転軸１２の回転が入力され、出力体であるキャリアの回転が出力部１４に出力され、制御対象回転体であり伝達体であるリングギアの回転が切替機構により制御される。
【０１０２】
（Ｄ）入力体であるサンギアに入力回転軸１２の回転が入力され、出力体であるリングギアの回転が出力部１４に出力され、制御対象回転体であり伝達体であるキャリアの回転が切替機構により制御される。
【０１０３】
（Ｅ）入力体であるキャリアに入力回転軸１２の回転が入力され、出力体であるサンギアの回転が出力部１４に出力され、制御対象回転体であり伝達体であるキャリアの回転が切替機構により制御される。
【０１０４】
・第２実施形態のアシストモータ６６を、減速機構６８を介して第１回転体８８、入力回転軸１２、変速軸８４、または、変速軸８４に接続することもできる。要するに、入力回転軸１２から出力部１４までの動力伝達経路において、切替機構２０の環状部材５６が連結される変速軸８４、または、変速軸８４よりも上流であれば、いずれの回転体にモータ６６のトルクを伝達してもよい。
【０１０５】
・第２実施形態の連結部５０を第３回転体９２の内周に設けることもできる。この場合、環状部材５６の溝５６Ｂは、連結部５０を径方向の外方に抑え付けられるような形状に形成される。また、切替機構８２は、爪部材５４を変速軸８４の外周に形成される溝に突出可能な突出位置と、変速軸２６の外周に形成される溝から離脱する退避位置との間で移動させる。
【０１０６】
・第２実施形態の変速機構８０を、入力回転軸１２に入力された回転を減速して出力する変速機構に変更することもできる。この場合、ワンウェイクラッチ９６に変えて切替機構８２と同様な切替機構を、第１回転体８８と出力部１４との間に設けて、動力の伝達経路を制御する。
【０１０７】
・第１および第２実施形態のワンウェイクラッチ４８，９６を、ラチェット機構を備えるワンウェイクラッチにすることもできる。
・第１および第２実施形態のドライブユニット１０に、出力部１４の逆転を防止するワンウェイクラッチを設けることもできる。ワンウェイクラッチは、例えば、入力回転軸１２と伝達体（サンギア３６）との間に設けられる。
【０１０８】
・第１および第２実施形態の減速機構６８を省略することもできる。
・第１および第２実施形態のドライブユニット１０をクランク軸の径方向外側に設けることもできる。この場合、クランク軸の回転を入力回転軸に入力する伝達機構が設けられる。
【０１０９】
・第１および第２実施形態のアクチュエータ６４を省略することもできる。この場合、自転車に取り付けられる操作装置と切替機構２０、８２とをワイヤーにより接続し、ワイヤーの動作によりカム６０を動作させる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０    ドライブユニット
１２    入力回転軸（クランク軸）
１４    出力部
１４Ａ  取付部
１６Ａ  対向部
１６Ｃ  溝
１８    変速機構
２０    切替機構
２６    変速軸（制御対象回転体、支持部材）
３０    遊星歯車機構
３６    サンギア（伝達体）
３８    プラネタリギア
４０    キャリア（回転体）
４２    リングギア（出力体、他の１つの回転体）
４８    ワンウェイクラッチ（ローラクラッチ）
５０    連結部
５２    制御部
５４    爪部材
５６    環状部材
５６Ｂ  溝
６０    カム
６４    アクチュエータ
６６    アシストモータ
８０    変速機構
８２    切替機構
８４    変速軸
８６    伝達体
８８    第１回転体
９０    第２回転体
９２    第３回転体（制御対象回転体）
９２Ｂ  溝
９４    第４回転体
９４Ａ  ギア
９６    ワンウェイクラッチ
【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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