(57)【要約】【課題】  構造がコンパクトで、非駆動時にモータの引きずりトルクを遮断することができ、快適な走行を可能とする電動補助人力車両用ハブユニットを提供する。【解決手段】  自転車の後輪と共に回転するハブケース４０の内側に、踏力による回転出力を変速可能に後輪に伝達する変速機構部３０と、駆動用モータ８と、この駆動用モータ８の回転出力を減速して後輪に伝達する減速機構部２０とを、車軸４１の軸方向に並設する。変速機構部３０は２段以上の変速が可能な遊星歯車機構からなる。減速機構部２０も遊星歯車機構からなる。変速機構部３０を構成する出力部材３３と減速機構部２０を構成する出力部材２３とが、同一または互いに一体回転可能な部材からなる。減速機構部２０を構成する固定部材２４と、車軸４１または車軸４１に固定される部材８ｂとの間に特定回転方向にのみ係合するワンウェイクラッチ６０を介在させる。【選択図】      図２
2013139242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車軸を中心に後輪と共に回転するハブケースの内側に、ペダルからの踏力による回転出力を変速可能に後輪に伝達する変速機構部と、駆動用モータと、この駆動用モータの回転出力を減速して後輪に伝達する減速機構部とを、前記車軸の軸方向に並べて設けた電動補助人力車両用ハブユニットであって、
前記変速機構部が２段以上の変速が可能な遊星歯車機構からなると共に、前記減速機構部が遊星歯車機構からなり、前記変速機構部の構成部品である出力部材と前記減速機構部の構成部品である出力部材とが、同一部材または互いに一体回転可能な部材からなり、前記減速機構部の構成部品の固定部材と、前記車軸または車軸に固定される部材との間に特定回転方向にのみ係合するワンウェイクラッチを介在させたことを特徴とする電動補助人力車両用ハブユニット。
【請求項２】
請求項１において、前記減速機構部の固定部材が減速用外輪歯車であり、前記車軸に固定される部材が前記駆動用モータのモータハウジングであり、前記減速用用外輪歯車と前記モータハウジングとの間に前記ワンウェイクラッチを介在させた電動補助人力車両用ハブユニット。
【請求項３】
請求項１において、前記減速機構部の固定部材が減速用遊星キャリアであり、この遊星キャリアと前記車軸との間に前記ワンウェイクラッチを介在させた電動補助人力車両用ハブユニット。
【請求項４】
請求項１において、前記減速機構部の固定部材が減速用遊星キャリアであり、前記車軸に固定される部材が前記駆動用モータのモータハウジングであり、前記減速用遊星キャリアと前記モータハウジングとの間に前記ワンウェイクラッチを介在させた電動補助自転用ハブユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記ワンウェイクラッチの係合する特定回転方向が駆動回転方向である電動補助人力車両用ハブユニット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記減速機構部の構成部品の固定部材と、前記車軸または車軸に固定される部材との間に軸受を介在させた電動補助人力車両用ハブユニット。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記ワンウェイクラッチがローラ式またはスプラグ式のワンウェイクラッチである電動補助人力車両用ハブユニット。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電動補助人力車両用ハブユニットを備えた電動補助自転車または電動二輪車からなる電動補助人力車両。
【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する電動補助自転車等の電動補助人力車両に用いられる電動補助人力車両用ハブユニット、並びにそれを用いた電動補助自転車、電動二輪車等の電動補助人力車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動補助自転車用ハブユニットとして、後輪のハブケース内にモータと変速機構を配置した構造のものが提案されている（例えば特許文献１〜４）。なお、電動補助自転車と電動二輪車とは、アシスト比率等の要件によって法令上その呼称が区別されるが、ここでは電動補助自転車と総称して以下に説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−０５８５６８号公報
【特許文献２】特開２０００−０４３７８０号公報
【特許文献３】特開２００２−２９３２８５号公報
【特許文献４】特許第３３８３１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された電動補助自転車用ハブユニットでは、変速機構を車軸上に配置し、モータはハブ軸と異なる位置に設けている。このため、ハブユニットの外径が大きくなり、重量バランスが悪くなる傾向がある。
特許文献２に開示された電動補助自転車用ハブユニットでは、変速機構を車軸上に配置し、その外周にモータを配置している。このため、この場合も、ハブユニットの外径が大きくなる傾向がある。
また、特許文献３に開示された電動補助自転車用ハブユニットでは、組立性を考慮して、モータと減速機構を組み込む作業と、ハブケースの蓋体に内装変速機を組み込む作業とを別々に行うようにして、モータおよび減速機と、内装変速機とを組み込んでいる。このため、減速機と内装変速機とが完全に別々に構成される。しかし、ハブユニットとしての軸方向のスペースには限りがあり、変速機構のスペースを確保し難く、変速段数を増やすことが困難である。
特許文献４に開示された電動補助自転車用ハブユニットでは、モータが作動していないとき、モータのロータまでもペダル駆動する構造となることから、減速機構部の出力部材とハブケースとの間にワンウェイクラッチを介在させている。この構成において、ハブケース内に変速機構部を設け、特許文献４の形状において本案と同様に、変速機構部の出力部材と減速機構部の出力部材とを共有化して省スペース化を図った場合、前記ワンウェイクラッチによって惰性回転におけるモータの引きずりは遮断できるが、モータ駆動が得られない場合の走行時にはモータを引きずり、快適な走行を妨げられる。
【０００５】
自転車に用いられる変速機構には様々な種類のものがあるが、一般的には、外装変速機と内装変速機が用いられている。外装変速機は、クランク軸またはリア車軸のいずれか一方、もしくは両方において、多段のスプロケットを同軸上に設け、ディレイラーによってチェーンをスプロケット間で移動させることで変速する方式である。内装変速機は、後輪のハブケースの内部に設けた歯車を掛け替えることにより変速する方式である。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磨耗する原因になり、チェーン外れの原因にもなる。これに対して、内装変速機は、防塵・防水性があり、メンテナンスフリーといった利点があるため、シティサイクル自転車の変速機構として用いられることが多い。
【０００６】
後輪のハブケース内に駆動用のモータを設けた所謂リアハブモータ方式の電動補助自転用では、モータを変速機と組み合わせる場合、変速機として上記した外装変速機または内装変速機を用いることができる。外装変速機を用いる場合、ハブはモータと減速機だけを有する構造となり簡素となるものの、上記した外装変速機自体の問題がある。一方、内装変速機を用いる場合、ハブは、モータ、減速機、および変速機を有する構造となり、ハブ自体の構造は複雑となるが、上記したような内装変速機の利点がある。
【０００７】
現在のところ、電動補助自転車はシティサイクル自転車を中心に展開しており、その多くが内装変速機を採用している。したがって、リアハブモータ方式の電動補助自転車においても、変速機構として内装変速機を用いることが望ましい。
この場合、特許文献３に開示された電動補助自転車用ハブユニットのように、モータ、減速機、変速機構を車軸上に並設した構造とすると、ハブをコンパクトにすることができる。しかしながら、この構造の場合、上記したように変速機構のスペースが少なく、変速段数を増やすことは困難であるといった問題がある。
また、電動補助自転車には、モータ駆動による補助が可能なスピード範囲があるが、それを超えるスピード範囲の場合、さらには電池切れによって補助モータが作動しない場合には、減速機によってモータの引きずりトルクが増加し、走行抵抗となる課題が残る。
また、本案と同様に、変速機構部の出力部材と減速機構部の出力部材を共通化した場合、惰性回転におけるモータの引きずりは遮断できるが、モータ駆動が得られない場合の走行時には、モータを引きずり、快適な走行を妨げられる。
【０００８】
この発明の目的は、構造がコンパクトで簡素化でき、かつモータからの駆動力が作用しない非駆動時に、モータの引きずりトルクを遮断することができて、快適な走行を可能とする電動補助人力車両用ハブユニット、並びにそれを用いた電動補助自転車または電動二輪車からなる電動補助人力車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の電動補助人力車両用ハブユニットは、自転車の車軸を中心に後輪と共に回転するハブケースの内側に、ペダルからの踏力による回転出力を変速可能に後輪に伝達する変速機構部と、駆動用モータと、この駆動用モータの回転出力を減速して後輪に伝達する減速機構部とを、前記車軸の軸方向に並べて設けた電動補助人力車両用ハブユニットであって、
前記変速機構部が２段以上の変速が可能な遊星歯車機構からなると共に、前記減速機構部が遊星歯車機構からなり、前記変速機構部の構成部品の出力部材と前記減速機構部の構成部品の出力部材とが、同一部材または互いに一体回転可能な部材からなり、前記減速機構部の構成部品の固定部材と、前記車軸または車軸に固定される部材との間に特定回転方向にのみ係合するワンウェイクラッチを介在させたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、変速機構部が２段以上の変速が可能な遊星歯車機構からなると共に、前記減速機構部が遊星歯車機構からなり、前記変速機構部の構成部品の出力部材と前記減速機構部の構成部品の出力部材とが、同一部材または互いに一体回転可能な部材からなるので、ハブユニットを軸方向にコンパクトに構成でき、簡素化できる。また、減速機構部の構成部品の固定部材と、前記車軸または車軸に固定される部材との間に特定回転方向にのみ係合するワンウェイクラッチを介在させているので、モータからの駆動力が作用しない非駆動時（電池切れや、法律で定められたアシスト可能な速度以上での走行時など）に、モータの引きずりを遮断することができ、快適な走行が可能となる。
【００１１】
この発明において、前記減速機構部の固定部材が減速用外輪歯車であり、前記車軸に固定される部材が前記駆動用モータのモータハウジングであり、前記減速用用外輪歯車と前記モータハウングとの間に前記ワンウェイクラッチを介在させても良い。
【００１２】
この発明において、前記減速機構部の固定部材が減速用遊星キャリアであり、この遊星キャリアと前記車軸との間に前記ワンウェイクラッチを介在させても良い。
【００１３】
この発明において、前記減速機構部の固定部材が減速用遊星キャリアであり、前記車軸に固定される部材が前記駆動用モータのモータハウジングであり、前記減速用遊星キャリアと前記モータハウジングとの間に前記ワンウェイクラッチを介在させても良い。
【００１４】
この発明において、前記ワンウェイクラッチの係合する特定回転方向は各部品の駆動回転方向であっても良い。
【００１５】
この発明において、前記減速機構部の構成部品の固定部材と、前記車軸または車軸に固定される部材との間に軸受を介在させても良い。この構成の場合、前記固定部材と、車軸または車軸に固定される部材とを、これらの間に介在する軸受によって同心位置に配置することができ、クラッチの係合がスムーズに行える。また、クラッチが係合せず駆動方向とは逆方向に回転する場合にスムーズな回転が得られる。
【００１６】
この発明において、前記ワンウェイクラッチがローラ式またはスプラグ式のワンウェイクラッチであっても良い。ワンウェイクラッチとしてローラ式のものやスプラグ式のものを用いた場合、空転時の音の発生や振動が無い。
この発明において、前記ワンウェイクラッチがラチェット式のワンウェイクラッチであっても良い。ワンウェイクラッチとしてラチェット式のものを用いた場合、構造を簡素化することができ低コスト化が可能となる。
【００１７】
この発明の電動補助人力車両は、この発明の上記いずれかの構成の電動補助人力車両用ハブユニットを備えた電動補助自転車または電動二輪車からなる。このため、ハブユニットの構造がコンパクトで簡素化でき、かつモータからの駆動力が作用しない非駆動時に、モータの引きずりトルクを遮断することができて、快適な走行が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の電動補助人力車両用ハブユニットは、自転車の車軸を中心に後輪と共に回転するハブケースの内側に、ペダルからの踏力による回転出力を変速可能に後輪に伝達する変速機構部と、駆動用モータと、この駆動用モータの回転出力を減速して後輪に伝達する減速機構部とを、前記車軸の軸方向に並べて設けた電動補助人力車両用ハブユニットであって、前記変速機構部が２段以上の変速が可能な遊星歯車機構からなると共に、前記減速機構部が遊星歯車機構からなり、前記変速機構部の構成部品の出力部材と前記減速機構部の構成部品の出力部材とが、同一部材または互いに一体回転可能な部材からなり、前記減速機構部の構成部品の固定部材と、前記車軸または車軸に固定される部材との間に特定回転方向にのみ係合するワンウェイクラッチを介在させたため、軸方向にコンパクトで、簡素に構成でき、またモータからの駆動力が作用しない非駆動時に、モータの引きずりトルクを遮断することができ、快適な走行が可能となる。
この発明の電動補助人力車両は、この発明の電動補助人力車両用ハブユニットを備えた電動補助自転車または電動二輪車からなるため、ハブユニットの構造がコンパクトで簡素化でき、かつモータからの駆動力が作用しない非駆動時に、モータの引きずりトルクを遮断することができて、快適な走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の電動補助人力車両用ハブユニットが搭載された電動補助自転車の側面図である。
【図２】同電動補助人力車両用ハブユニットの一実施形態を示す断面図である。
【図３】同電動補助人力車両用ハブユニットの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】同電動補助人力車両用ハブユニットのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図５】同電動補助人力車両用ハブユニットのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の一実施形態を図１および図２と共に説明する。図１は、この実施形態に係る電動補助人力車両用ハブユニットを備えた電動補助人力車両である電動補助自転車の側面図を示す。この電動補助自転車は、人力による駆動輪である後輪２に電動補助人力車両用ハブユニット１が搭載され、このハブユニット１の内部に電動の駆動用モータを備えるリアハブユニット方式の電動補助自転車である。この実施形態の電動補助自転車は、法令上の区分においても電動補助自転車とされるものである。この電動補助自転車の人力駆動時、すなわちペダル３を通じてクランク軸１１から伝達された踏力が入力される場合、クランク軸１１に直結するフロントスプロケット１２と後輪２のハブユニット１のリアスプロケット９とを結ぶ動力伝達要素であるチェーン４を介して、前記踏力が後輪２に伝達される。
【００２１】
図２に示すように、後輪２の車軸４１は、一部材で構成されてハブユニット１内を貫通しており、その両端は自転車の車体フレーム６で両持ち固定される。ハブユニット１のハブケース４０の外周に、後輪２の環状リブ２ａが固定されている。
【００２２】
ハブユニット１は、車軸４１を中心に後輪２と共に回転するハブケース４０と、車軸４１の軸方向に前記ハブケース４０に隣接して車軸４１と同心に設けられたリアスプロケット９とを有する。ハブケース４０の内側に、リアスプロケット９側から、変速機構部３０、減速機構部２０、および駆動用モータ８が、これらの順に車軸４１の軸方向に並べて設けられる。駆動用モータ８は補助力を出力する駆動源となる。駆動用モータ８は、そのステータが、車軸４１にねじ止めなどにより自由度なく固定され、ロータに固定されたモータ軸８ａの中心部を車軸４１が貫通することで、モータ軸８ａは車軸４１の周りを回転する。
【００２３】
変速機構部３０は、直結を含む３段階に変速可能な構成とされている。すなわち、変速機構部３０は、２つの変速用太陽歯車３１Ａ，３１Ｂ、変速用遊星歯車３２、変速用遊星キャリア３３、変速用外輪歯車３４などを備える遊星歯車機構からなる。この変速機構部３０では、外径の大きい変速１速時（低速走行）用太陽歯車３１Ａおよび外径の小さい変速２速時（中速走行）用太陽歯車３１Ｂが、前記車軸３１の軸方向に並べて車軸３１の外周に回転自在に配置されている。これらの太陽歯車３１Ａ，３１Ｂと車軸４１との間に、上記した変速制御機構部５０の一部を構成する変速用第１クラッチ部５１Ａと変速用第２クラッチ部５１Ｂが介在させてある。これらのクラッチ部５１Ａ，５１Ｂは例えばローラ式またはスプラグ式のワンウェイクラッチからなり、上記した変速切替スイッチから入力される指令信号により、２つの太陽歯車３１Ａ，３１Ｂを車軸４１に対して選択的に駆動方向にのみ回転固定するように制御される。変速用遊星キャリア３３は出力部材となるものであって、ハブケース４０に接続されている。
【００２４】
また、この変速機構部３０は、前記変速用外輪歯車３４とは別体で前記リアスプロケット９と一体に回転する駆動体３５を有する。変速用遊星歯車３２は、常に変速１速時用太陽歯車３１Ａに噛み合う小径の歯車部３２ａと、常に変速２速時用太陽歯車３１Ｂに噛み合う大径の歯車部３２ｂとを有する。また前記変速用外輪歯車３４は前記駆動体３５に連結され、駆動体３５と半径方向に自由度を持ちつつ一体に回転する。この変速用外輪歯車３４と前記遊星キャリア３３とは、前記変速制御機構部５０の他の一部を構成する変速用第３クラッチ部５２を介して接続される。
【００２５】
上記した変速切替スイッチからの指令信号で前記変速用第３クラッチ部５２を切り替えることによって、変速用外輪歯車３４と遊星キャリア３３の相対回転は、一方向にのみ回転可能または回転不能に切り替えられ、変速が可能となる。すなわち、リアスプロケット９をハブケース４０に直結する時には、変速用第３クラッチ５２のクラッチ爪５４は弾性部材（図示せず）によって常に変速用外輪歯車３４の内周に形成されたクラッチカム面（図示せず）と噛み合う状態とされており、変速１速時や変速２速時にはクラッチ爪５４の噛み合いが解除されて変速が可能となる。変速用第３クラッチ部５２のクラッチ爪５４は、遊星キャリア３３に固定された変速用遊星歯車３２支持用の回転軸３６周りに、揺動自在に配置される。
【００２６】
変速制御機構部５０は、上記した変速用第１クラッチ部５１Ａ，変速用第２クラッチ部５１Ｂ，および変速用第３クラッチ部５２のほか、クラッチ切り替え部材５６、クラッチ切り替え制御部材５７、外部からの信号をハブユニット１内に伝達する変速切り替え棒５９などで構成されており、上記した変速切替スイッチからの入力信号によって、車軸４１の軸心部に変速切り替え棒５９が押し込まれ、これに伴いクラッチ切り替え制御部材５７が車軸周りを回転動作する。クラッチ切り替え制御部材５７には移動制御用テーパー面５７ａが形成されており、このテーパー面５７ａによって、クラッチ切り替え部材５６が軸方向に移動してクラッチ爪５４が起き上がり、変速用外輪歯車３４と遊星キャリア３３とが一方向にのみ相対回転可能（変速可能）の状態から相対回転不能（直結状態）に切り替わる。
【００２７】
減速機構部２０は、減速用太陽歯車２１、減速用遊星歯車２２、減速用遊星キャリア２３、および減速用外輪歯車２４からなる遊星歯車機構で構成されている。減速機構部２０の出力部材とされる遊星キャリア２３は、前記変速機構部３０の出力部材とされる変速用遊星キャリア３３と共通の部材、または互いに一体回転可能に結合された部材とされており、これによりコンパクトな設計が可能となる。また、駆動用モータ８のモータ軸８ａと前記減速用太陽歯車２１も、共通の部材または互いに一体回転可能に結合された部材とされており、さらに減速用遊星歯車２２は互いに歯数の異なる２段の歯車部２２ａ，２２ｂで構成されている。これにより、高減速比を実現できる。
【００２８】
この実施形態では、減速機構部２０を構成する遊星歯車機構における減速用外輪歯車２４が固定部材として回転固定され、駆動力は入力部材である減速用太陽歯車２１（モータ軸８ａと一体）から出力部材である遊星キャリア３３（２３）へと減速されて出力され、ハブケース４０を介して後輪２に伝達される。また、減速用外輪歯車２４の回転固定は、この減速用外輪歯車２４と、車軸４１または車軸に固定される部材（ここではモータハウジング８ｂ）との間に、特定回転方向にのみ係合するワンウェイクラッチ６０を介在させることにより果たされている。この場合の特定回転方向とは、駆動力が出力される回転方向である。すなわち、このワンウェイクラッチ６０はローラ式のもので構成され、駆動用モータ８からの駆動力が作用し前進（アシスト走行）する回転方向にのみ常に係合する。反対に、駆動用モータ８からの駆動力が作用しない非駆動時（電池切れや、法律で定められたアシスト可能な速度以上での走行など）時には、減速用外輪歯車２４はモータハウジング８ｂに対して空転する方向に回転する。このため、遊星キャリア３３を介してモータ軸８ａにトルク伝達されることは無い。すなわち、駆動用モータ８の引きずりトルクを遮断することが可能で、快適な走行ができる。なお、前記ワンウェイクラッチ６０として、スプラグ式のものを用いても良いし、ラッチェット式のものを用いても良い。ワンウェイクラッチ６０としてローラ式やスプラグ式のものを用いた場合、空転時の音の発生や振動が無い。ラチェット式のものを用いた場合、空転時の音の発生などの問題はあるが、構造を簡素化することができ低コスト化が可能となる。
【００２９】
次に、この電動補助人力車両用ハブユニット１の動作を、変速１速時、変速２速時、直結時、モータ駆動時、モータ非駆動時の各場合に分けて説明する。
（１）  変速１速時（低速走行）
変速１段では、変速用第１クラッチ部５１Ａにより、変速１速用太陽歯車３１Ａが車軸４１に対して駆動方向に回転固定され、変速用第２クラッチ部５１Ｂにより変速用太陽歯車３１Ｂが車軸４１に対して空転する状態となっている。また、変速用第３クラッチ部５２により、出力部材である遊星キャリア３３は、変速用外輪歯車３４に対して相対回転可能とされ、変速が可能な状態となっている。
これにより、駆動体３５に入力された駆動力は、駆動体３５と半径方向に自由度を持ちつつ一体回転可能な変速用外輪歯車３４から変速用遊星歯車３２に入力され、変速用遊星歯車３２は変速１速用太陽歯車３１Ａの周りを低速で回転する。この回転は変速用遊星キャリア３３を経てハブケース４０に伝達される。
【００３０】
（２）  変速２速時（中速走行）
変速２段では、変速２速用太陽歯車３１Ｂが車軸４１に対して駆動方向に回転固定される状態となっており、変速１速用太陽歯車３１Ａは車軸４１に対して駆動方向と逆回転することから空転する。これにより、駆動体３５に入力された駆動力は、駆動体３５と半径方向に自由度を持ちつつ一体回転可能な変速用外輪歯車３４から変速用遊星歯車３２に入力され、変速用遊星歯車３２は変速２速用太陽歯車３１Ｂの周りを中速で回転する。この回転は変速用遊星キャリア３３を経てハブケース４０に伝達される。
【００３１】
（３）  直結時（高速走行）
直結時には、変速用第３クラッチ部５２により、出力部材である変速用遊星キャリア３３は、変速用外輪歯車３４に対して駆動力方向に相対回転不能とされ、変速が不能な状態となっている。これにより、駆動体３５に入力された駆動力は、変速用外輪歯車３４から変速用遊星キャリア３３に伝達され、ハブケース４０に直結状態で伝達される。
【００３２】
（４）  モータ駆動時
減速機構部２０の減速用外輪歯車３４は、ワンウェイクラッチ６０により、車軸４１に固定される部材であるモータハウジング８ｂに対して駆動力方向にのみ回転固定されている。これにより、駆動用モータ８からの駆動力は、減速機構部２０の減速用遊星歯車２２を介して出力部材である減速用遊星キャリア２３へと減速して出力される。減速用遊星キャリア２３と変速用遊星キャリア３３とは、一体もしくは一体回転可能に連結されているので、減速用遊星キャリア２３へと減速して出力された駆動用モータ８からの駆動力はハブケース４０へと伝達される。
【００３３】
（５）  モータ非駆動時
駆動用モータ８からの駆動力が負荷されない場合（例えば下り坂などの惰性回転時、
電池切れ、速度超過によって法律上アシスト機能を得られない場合など）、通常では減速用遊星キャリア２３を介して駆動用モータ８へとモータ駆動の場合と逆方向のトルクが伝達される。ここでは、減速機構部２０の減速用外輪歯車３４と、車軸４１に固定されるモータ部材であるモータハウジング８ｂとの間に介在するワンウェイクラッチ６０が、モータハウジング８ｂに対して減速用外輪歯車３４を空転させるので、駆動用モータ８にトルク伝達されることはなく、駆動用モータ８の引きずりトルクを遮断することが可能となり、快適な走行が可能となる。
【００３４】
図３は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の電動補助人力車両用ハブユニット１では、図２に示す先の実施形態において、減速用外輪歯車２４とモータハウジング８ｂとの間に、前記ワンウエイクラッチ６０と同心となる軸受６５を設けている。この軸受６５により、モータ非駆動時、つまり減速用外輪歯車２４がモータハウジング８ｂに対して空転する場合に、減速用外輪歯車２４の回転を抵抗無く行わせることができ、スムーズな回転が可能となる。また、この軸受６５により、ローラ式のワンウェイクラッチ６０の内輪となるモータハウジング８ｂと、ワンウェイクラッチ６０の外輪となる減速用外輪歯車２４とを同心位置に配置することができ、周方向に等配されてワンウェイクラッチ６０を構成するローラがそれぞれ均等な隙間となり、ローラ毎の均等な係合か可能となる。その他の構成は、先の実施形態の場合と同様である。
【００３５】
図４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の電動補助人力車両用ハブユニット１では、減速機構部２０を構成する遊星歯車機構において、その減速用遊星キャリア２３を車軸に対して回転固定することで、駆動用モータ８からの駆動力が、入力部材である減速用太陽歯車２１から減速用外輪歯車２４Ａ（変速機構部３０の変速用遊星キャリア３３と共通）へと減速されて出力され、ハブケース４０を介して後輪２に伝達されるようにしている。具体的には、遊星キャリア２３の回転支持は、車軸４１に固定された変速クラッチ保持部２５と遊星キャリア２３の間に介在させたワンウェイクラッチ６０Ａによって行われる。すなわち、ワンウェイクラッチ６０Ａにより、遊星キャリア２３は駆動用モータ８からの駆動力で駆動される回転方向にのみ回転固定され、駆動用モータ８からの駆動力が作用しない非駆動時（電池切れや、法律で定められたアシスト可能な速度以上での走行時）には空転し、駆動用モータ８へトルク伝達されないように構成される。なお、この場合の減速用外輪歯車２４Ａは、変速機構部３０側に車軸４１と同心に配置され、その内歯２４ａが減速用遊星歯車２２の小径の歯車部２２ａに噛み合い、外歯２４ｂがハブケース４０の内周に形成された内歯４０ａに噛み合っている。その他の構成は先の実施形態の場合と同様である。
【００３６】
この実施形態の場合も、駆動用モータ８からの駆動力が作用しない非駆動時に、遊星キャリア２３（３３）が空転し、遊星キャリア２３を介してモータ軸８ａにトルク伝達されることが無いので、駆動用モータ８の引きずりトルクを遮断することが可能で、快適な走行ができる。
【００３７】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の電動補助人力車両用ハブユニット１でも、減速機構部２０を構成する遊星歯車機構において、その遊星キャリア２３をモータハウジング８ｂに対し回転固定することで、駆動用モータ８からの駆動力が、入力部材である減速用太陽歯車２１から減速用外輪歯車２４Ａ（変速機構部３０の遊星キャリア３３と共通）へと減速されて出力され、ハブケース４０を介して後輪２に伝達されるようにしている。具体的には、遊星キャリア２３と、車軸４１に固定される部材であるモータハウジング８ｂとの間にワンウェイクラッチ６０Ｂを介在させ、このワンウェイクラッチ６０Ｂにより、遊星キャリア２３が駆動用モータ８からの駆動力で駆動される回転方向にのみ回転固定される。この場合の減速用外輪歯車２４Ａの設置構成は、図４の実施形態の場合と同様である。
【００３８】
この実施形態の場合も、駆動用モータ８からの駆動力が作用しない非駆動時に、遊星キャリア２３が空転し、遊星キャリア２３を介してモータ軸８ａにトルク伝達されることが無いので、駆動用モータ８の引きずりトルクを遮断することが可能で、快適な走行ができる。
【００３９】
上記各実施形態における共通の特徴および作用，効果を纏め直して次に示す。
この電動補助人力車両用ハブユニット１は、電動補助自転車のフレーム６に両端固定可能な一部材である車軸４１を持ち、リア側のハブユニット１の内部に、車軸４１周りにそれぞれ回転運動可能な変速機構部３０、減速機構部２０、および駆動用モータ８を並設し、変速機構部３０は、２段階以上の変速が可能な遊星歯車機構によって構成され、少なくとも１つの太陽歯車３１Ａ，３１Ｂを有し、リアスプロケット９からの駆動力に対して前記太陽歯車３１Ａ，３１Ｂが車軸周りに回転可能または特定方向のみに回転不能に切り替えて変速を可能とする。
駆動用モータ８からの駆動力は減速機構部２０を介して、後輪２と固定されたハブケース４０に伝達される。また、この減速機構部２０には変速機構部３０と同様に遊星歯車機構を採用し、外輪歯車若しくは遊星キャリア２３を固定し、太陽歯車２１からの入力によって減速して出力部材に伝達可能となっている。変速機構部３０の出力部材と減速機構部２０の出力部材を共通若しくは一体回転可能に結合された部材とすることにより、車軸方向にコンパクトな構造とすることが可能となる。
また、車軸４１がフレーム６に両端支持により完全固定されることで、リア側のハブユニット１の全体の剛性が確保され、駆動用モータ８は、この車軸４１に完全に固定されることで安定して回転可能となる。
この車軸４１若しくは駆動用モータ８などの車軸４１に固定される部材と減速機構部２０の前記固定部材間にある特定回転方向のみに嵌合するワンウェイクラッチ６０を設けることで、下り坂などの惰性回転時、または電池切れなどモータ駆動が得られず走行する場合に、駆動用モータ８を引き摺ることなく快適な走行が可能となる。
このワンウェイクラッチ６０にローラ及びスプラグを用いることでガタ量を小さくすることが可能となり、またラチェットを用いることで構造を簡素化することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、電動補助人力車両用ハブユニット１を搭載した電動補助人力車両が電動補助自転車である場合につき説明したが、この実施形態の電動補助人力車両用ハブユニット１は、電動二輪車や、他の各種の電動補助人力車両においても上記と同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１…電動補助人力車両用ハブユニット
２…後輪
３…ペダル
８…駆動用モータ
８ａ…モータ軸
８ｂ…モータハウジング
２０…減速機構部
２１…減速用太陽歯車
２２…減速用遊星歯車
２３…減速用遊星キャリア
２４，２４Ａ…減速用外輪歯車
３０…変速機構部
３１Ａ，３１Ｂ…変速用太陽歯車
３２…変速用遊星歯車
３３…変速用遊星キャリア
３４…変速用外輪歯車
４０…ハブケース
４１…車軸
５０…変速制御機構部
５１Ａ…変速用第１クラッチ部
５１Ｂ…変速用第２クラッチ部
５２…変速用第３クラッチ部
６０，６０Ａ，６０Ｂ…ワンウェイクラッチ
６５…軸受
【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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