特開 2025-146589 自転車のセンターマウント式伝動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025146589

(43)【公開日】2025-10-03

(54)【発明の名称】自転車のセンターマウント式伝動装置

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/55 20100101AFI20250926BHJP

   F16D 11/04 20060101ALI20250926BHJP

【ＦＩ】

B62M6/55

F16D11/04 B

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024131807

(22)【出願日】2024-08-08

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2025-09-16

(31)【優先権主張番号】113110575

(32)【優先日】2024-03-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】523263717

【氏名又は名称】達詳科技股▲フン▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000914

【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ

(72)【発明者】

【氏名】黄晧倫

(72)【発明者】

【氏名】王鈞呈

(72)【発明者】

【氏名】王曉瑜

【テーマコード（参考）】

3J056

【Ｆターム（参考）】

3J056AA02

3J056AA63

3J056CC34

3J056GA03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】自転車のセンターマウント式伝動装置を提供する。
【解決手段】センターマウント式伝動装置であって、外殻ケース、出力軸、モータ、クラッチユニットを含み、クラッチユニットは外殻ケース内に配置され、ドライブギア、クラッチギア、出力ギア、作動機構を含み、ドライブギアはモータに連結され、クラッチギアはドライブギア内で軸方向に移動可能に設置され、磁気吸着可能な材料を含み、出力ギアは出力軸に連結され、クラッチギアと分離可能に連結され、作動機構は、磁性吸引力を持ち、ハウジングと、ハウジング内で軸方向に移動可能なアクチュエータと、作動機構及びハウジングに付勢する弾性部材とを含み、クラッチギアはアクチュエータを回転駆動して移動させると出力ギアと噛み合い、その後弾性部材と作動機構によりアクチュエータを元の位置に戻し、クラッチギアと出力ギアが分離した後、作動機構はクラッチギアを元の位置に戻すことを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自転車のセンターマウント式伝動装置であって、対向する二つの側面を有する外殻ケースと、該外殻ケースの対向する二つの側面を貫通する出力軸と、該外殻ケース内に設置されるモータと、該外殻ケース内に設置され、該出力軸とモータとを接続するクラッチユニットとを含み、
前記出力軸は、その外周面から突出するように形成される伝動歯部を備え、
前記クラッチユニットは、ドライブギアと、クラッチギアと、出力ギアと、作動機構とを含み、そのうちドライブギアは、前記モータに連結されると共に、該モータによって駆動し、該ドライブギアの外周面に、該モータに連結される外周歯車が形成され、該ドライブギアの内周面に、内周歯車が形成され、
該クラッチギアは、該ドライブギア内において該ドライブギアの軸方向に沿って移動可能に設置され、磁気吸着可能な材料を含み、該クラッチギアの外周面には、該ドライブギアの内周歯車と噛み合う離接歯部が形成され、該クラッチギアの一方の端面には、複数の第１噛合爪が形成され、該複数の第１噛合爪は、該クラッチギアの回転中心を中心として囲繞するように形成されると共に、互いに接続されており、該クラッチギアの他方の端面には、第１当接部が形成され、
該出力ギアは、前記出力軸と回転駆動可能に連結されると共に、該クラッチギアと分離可能に連結され、該出力ギアの外周面に、前記出力軸の伝動歯部と噛み合う出力歯車部が形成され、該出力ギアの該クラッチギアに面する端面に、複数の第２噛合爪が形成され、該複数の第２噛合爪は、該出力ギアの回転中心を中心として囲繞するように形成されると共に、互いに接続されており、また、該複数の第２噛合爪と該複数の第１噛合爪とは、選択的に噛合可能であり、
該作動機構は、該クラッチギアにおいて該出力ギアに向かう側と反対する側に配置され、磁気吸引力を持つと共に、ハウジングと、アクチュエータと、弾性部材とを含み、そのうちハウジングは、囲むように形成される収容空間と、該クラッチギアに向って、該収容空間と連通する開口部と、該収容空間内に位置し、該開口部に向かう内底壁面と、該内底壁面に形成される第１摺動部とを含み、該アクチュエータは、該収容空間内に該ハウジングの軸方向に沿って移動可能に設置されると共に、第２当接部と、第２摺動部とを含み、該第２当接部は、該アクチュエータにおいて該開口部に向かう側面に形成され、前記第１当接部と分離可能に当接し、該第２当接部と該第１当接部とが当接するように接続されることで、該クラッチギアが、該アクチュエータを回転駆動し、該第２摺動部は、該アクチュエータにおいて該内底壁面に向かう側面に形成され、前記第１摺動部に対して摺動可能であり、該弾性部材は、該収容空間内に配置され、該アクチュエータ及び該ハウジングの開口部の周縁に当接するように付勢することを特徴とする自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項2】

前記クラッチユニットは、前記クラッチギア、出力ギア及び作動機構を貫通するように設置されるシャフトを含み、該クラッチギア、出力ギア及び作動機構はそれぞれ、該シャフトに対して相対的に回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項3】

前記クラッチユニットは、前記ドライブギアに取り付けられるベアリング軸受を含み、該ドライブギアは、該ドライブギアの片端面から突出し、該ドライブギアの回転中心を中心として囲繞するように形成される環状突出部を備え、該環状突出部を介して該ベアリング軸受に回転自在に支承されることを特徴とする請求項１に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項4】

前記クラッチギアの出力ギアに向かう側に、第１連結部が突出するように形成され、前記複数の第１噛合爪は、該第１連結部の該出力ギアに向かう側面に配置され、
前記出力ギアのクラッチギアに向かう側に、第２連結部が突出するように形成され、前記複数の第２噛合爪は、該第２連結部のクラッチギアに向かう側面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項5】

前記第１摺動部は、前記内底壁面に凹むように形成される溝状構造であり、該内底壁面に対して傾斜する溝底面を有し、
前記第２摺動部は、突出するように形成される突起構造であって、前記溝底面に接触するように前記第１摺動部内に収容され、該溝底面に沿って摺動可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項6】

前記各第１噛合爪及び各第２噛合爪はラチェット歯であり、該各第２噛合爪の形状が、該各第１噛合爪の形状に対応していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項7】

前記各第１噛合爪は、互いに接続されている第１歯面と第２歯面を有し、該第１歯面及び第２歯面は、前記出力ギアに向って伸びると共に、該クラッチギアの回転方向の接線方向に傾斜することを特徴とする請求項６に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項8】

前記第１当接部は、前記クラッチギアにおいて前記アクチュエータに向かう側面から突出し、前記第２当接部は、該アクチュエータにおいて該クラッチギアに向かう側面から突出し、該第１当接部と第２当接部とが当接するように接続されると、当該第１当接部が、該クラッチギアの回転方向に沿って当該第２当接部を押し付けることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項9】

前記作動機構が、前記ハウジングの開口部の周りに配置される第１磁性部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【請求項10】

前記アクチュエータは、磁気吸着可能な材料を含み、
前記作動機構の内底壁面に第２磁性部材が設置され、該第２磁性部材の磁気吸引力により、該アクチュエータが吸着されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自転車のセンターマウント式伝動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は伝動装置に関し、特に、自転車のセンターマウント式伝動装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電動アシスト自転車とは、搭載されている電動機によって、乗り手のペダルを漕ぐ力を補助する乗り物である。電動機は、自転車の前輪や後輪、あるいはフレームの異なる位置に取り付けられ、その中には、自転車のクランク軸（ボトムブラケット）周辺に搭載される、センターマウント式モータ（Ｍｉｄ Ｄｒｉｖｅ Ｕｎｉｔまたはミッドシップド電動機とも呼ばれる）があり、それによれば、モータからの補助動力が自転車のクランク軸に直接伝達されるため、伝動効率が向上し、より効果的なペダリング補助が可能となる。

【0003】

道路交通法の規定によると、電動アシスト自転車の最高速度は制限されており、速度が法定速度の上限に達すると、自動的にモータへの電力供給を遮断し、ペダリングへの補助動力を中止しなければならない。しかし、この時、モータの伝動装置は依然として接続されているので、伝動装置内の従動部材が逆に主動部材を駆動することになり、特にセンターマウント式モータの場合、ペダルが急に重くなって、乗り手の体力を過度に消耗してしまうという問題があった。故に、モータへの電力供給が停止する時に、伝動装置の主動部材と従動部材とを分離させるクラッチ機構を搭載することが必要となり、このようなクラッチ機構があれば、上記問題を防ぐことができると共に、伝動装置内の部材の摩耗も軽減できる。

【0004】

さらに、センターマウント式モータでは、伝動装置が自転車のクランク軸に取り付けられているため、乗り手のペダリングによる振動を常に受け続けることになる。その上、センターマウント式モータ伝動装置はコンパクトな構造でありながら、複雑な多段減速機構が組み込まれている。このような限られた空間で、連続する振動にも耐え、かつ安定して機能するクラッチ機構を如何に設計するかが、現在の業界においての課題であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第ＵＳ１１９９３３４３Ｂ１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、振動に強く、動作が安定しており、かつ伝動装置の主動部材と従動部材を適切に分離、接合できるクラッチ機構を備えた、自転車のセンターマウント式伝動装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記目的を達成するために、自転車のセンターマウント式伝動装置を提案したものであり、当該自転車のセンターマウント式伝動装置は、自転車のセンターマウント式伝動装置であって、対向する二つの側面を有する外殻ケースと、該外殻ケースの対向する二つの側面を貫通する出力軸と、該外殻ケース内に設置されるモータと、該外殻ケース内に設置され、該出力軸とモータとを接続するクラッチユニットとを含み、
前記出力軸は、その外周面から突出するように形成される伝動歯部を備え、
前記クラッチユニットは、ドライブギアと、クラッチギアと、出力ギアと、作動機構とを含み、そのうちドライブギアは、前記モータに連結されると共に、該モータによって駆動し、該ドライブギアの外周面に、該モータに連結される外周歯車が形成され、該ドライブギアの内周面に、内周歯車が形成され、
該クラッチギアは、該ドライブギア内において該ドライブギアの軸方向に沿って移動可能に設置され、磁気吸着可能な材料を含み、該クラッチギアの外周面には、該ドライブギアの内周歯車と噛み合う離接歯部が形成され、該クラッチギアの一方の端面には、複数の第１噛合爪が形成され、該複数の第１噛合爪は、該クラッチギアの回転中心を中心として囲繞するように形成されると共に、互いに接続されており、該クラッチギアの他方の端面には、第１当接部が形成され、
該出力ギアは、前記出力軸と回転駆動可能に連結されると共に、該クラッチギアと分離可能に連結され、該出力ギアの外周面に、前記出力軸の伝動歯部と噛み合う出力歯車部が形成され、該出力ギアの該クラッチギアに面する端面に、複数の第２噛合爪が形成され、該複数の第２噛合爪は、該出力ギアの回転中心を中心として囲繞するように形成されると共に、互いに接続されており、また、該複数の第２噛合爪と該複数の第１噛合爪とは、選択的に噛合可能であり、
該作動機構は、該クラッチギアにおいて該出力ギアに向かう側と反対する側に配置され、磁気吸引力を持つと共に、ハウジングと、アクチュエータと、弾性部材とを含み、そのうちハウジングは、囲むように形成される収容空間と、該クラッチギアに向って、該収容空間と連通する開口部と、該収容空間内に位置し、該開口部に向かう内底壁面と、該内底壁面に形成される第１摺動部とを含み、該アクチュエータは、該収容空間内に該ハウジングの軸方向に沿って移動可能に設置されると共に、第２当接部と、第２摺動部とを含み、該第２当接部は、該アクチュエータにおいて該開口部に向かう側面に形成され、前記第１当接部と分離可能に当接し、該第２当接部と該第１当接部とが当接するように接続されることで、該クラッチギアが、該アクチュエータを回転駆動し、該第２摺動部は、該アクチュエータにおいて該内底壁面に向かう側面に形成され、前記第１摺動部に対して摺動可能であり、該弾性部材は、該収容空間内に配置され、該アクチュエータ及び該ハウジングの開口部の周縁に当接するように付勢することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

上記の技術手段を有する、本発明に係る自転車のセンターマウント式伝動装置では、モータの電力供給が遮断されてペダリング補助動力の提供が停止した時、クラッチギアと出力ギアとを適切に分離することができることから、ペダルが急に重くなる現象を回避できると共に、クラッチギアと出力ギアの摩耗も軽減できる。一方、モータへの電力供給が再開されてペダリング補助動力の提供が再び始まると、アクチュエータが作動し、クラッチギアと出力ギアとが噛合されることにより、出力軸が回転駆動する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の外観斜視図である。

【図2】本発明の外殻ケースを外した後の外観斜視図である。

【図3】本発明の上面図である。

【図4】本発明の分解斜視図である。

【図5】本発明のクラッチユニットを示す外観斜視図である。

【図6】本発明のクラッチユニットの分解斜視図である。

【図7】本発明のクラッチユニットを他の角度から見た分解斜視図である。

【図8】本発明のクラッチユニットの作動状態を示す側面視断面模式図である。

【図9】本発明のクラッチユニットの作動状態を示す側面視断面模式図である。

【図10】本発明のクラッチユニットの作動状態を示す側面視断面模式図である。

【図11】本発明のクラッチユニットの局部拡大断面図であって、第１当接部と第２当接部が当接するように接続された状態を示す図である。

【図12】本発明のクラッチユニットの局部拡大断面図であって、第１噛合爪と第２噛合爪が噛み合った状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１～図４は、本発明に係る自転車のセンターマウント式伝動装置を示したものであり、それらの図面によると、本発明の自転車のセンターマウント式伝動装置は、外殻ケース１０、出力軸２０、モータ３０及びクラッチユニット４０を含む。

【0011】

前記外殻ケース１０は、対向する二つの側面を有し、前記出力軸２０は、該外殻ケース１０の対向する両側面を貫通するように設置される。該出力軸２０は、その外周面から突出するように形成される伝動歯部２１を備え、該伝動歯部２１は、該外殻ケース１０内に収容される。本実施例では、該伝動歯部２１ははすば歯車であることが好ましいが、これに限定されるものではない。前記モータ３０とクラッチユニット４０は、前記外殻ケース１０内に収容され、該クラッチユニット４０によって前記出力軸２０とモータ３０とが接続される。本実施例では、該モータ３０は、連結用歯車セット３１を介してクラッチユニット４０に接続されるが、また、該連結用歯車セット３１は、複数のはすば歯車で構成されるが、これに限定されるものではない。

【0012】

図４～図７に示すように、前記クラッチユニット４０は、ドライブギア４１と、クラッチギア４２と、出力ギア４３と、作動機構４４と、シャフト４５と、ベアリング軸受４６とを含む。

【0013】

図４～図８に示すように、前記ドライブギア４１は、前記モータ３０に連結されると共に、該モータ３０の駆動によって回転し、外周歯車４１１、内周歯車４１２及び環状突出部４１３を備える。

【0014】

前記外周歯車４１１は、前記ドライブギア４１の外周面に形成されると共に、前記モータ３０の連結用歯車セット３１に連結され、前記内周歯車４１２は、該ドライブギア４１の内周面に形成される。本実施例では、該ドライブギア４１は、相対する両端面を有し、前記環状突出部４１３は、その方端面から突出し、該ドライブギア４１の回転中心を中心として囲繞するように形成されるが、これに限定されるものではなく、他の実施例では、ドライブギア４１が環状突出部４１３を備えていなくてもよい。

【0015】

図６～図８、図１１及び図１２に示すように、前記クラッチギア４２は、前記ドライブギア４１内に配置されると共に、該ドライブギア４１の軸方向に沿って該ドライブギア４１に対して移動可能である。本実施例では、該クラッチギア４２を構成する材料には、磁気吸着可能な材料を含むが、これに限定されるものではない。尚、該クラッチギア４２は、離接歯部４２１と、複数の第１噛合爪４２２と、第１連結部４２３と、第１当接部４２４とを備える。

【0016】

前記離接歯部４２１は、前記クラッチギア４２の外周面に形成され、前記ドライブギア４１の内周歯車４１２と噛み合うように連結される。この配置により、該ドライブギア４１が駆動することで該クラッチギア４２が回転する。本実施例では、該離接歯部４２１ははすば歯車であることが好ましいが、これに限定されるものではない。該クラッチギア４２は、軸方向において相対する両端面を有し、前記複数の第１噛合爪４２２は、そのうちの出力ギア４３に向かう端面に形成される。具体的に説明すると、本実施例では、前記第１連結部４２３が、該クラッチギア４２において該出力ギア４３に向かう側に突出するように形成され、つまり、該第１連結部４２３の該出力ギア４３に面する側面が、該クラッチギア４２の該出力ギア４３に面する端面であり、該複数の第１噛合爪４２２は、該第１連結部４２３の該出力ギア４３に面する側面に位置する。

【0017】

前記複数の第１噛合爪４２２は、前記クラッチギア４２の回転中心を中心として囲繞するように形成されると共に、該各第１噛合爪４２２が互いに接続されている。図１２に示すように、本実施例では、該各第１噛合爪４２２がラチェット歯であって、互いに接続されている第１歯面４２２１及び第２歯面４２２２を有し、該第１歯面４２２１、第２歯面４２２２は、前記出力ギア４３に向かう方向に延伸すると共に、該クラッチギア４２の回転方向の接線方向に傾斜している。

【0018】

前記第１当接部４２４は、前記クラッチギア４２において前記作動機構４４に向かう端面から突出するように形成されている。本実施例では、該第１当接部４２４は、該クラッチギア４２の径方向に沿って延在する複数のリブ突部を有し、これらのリブ突部は、該クラッチギア４２の円周方向に間隔を置いて配置されているが、これに限定されるものではなく、第１当接部４２４の形式は、必要に応じて任意に設計変更することができる。

【0019】

さらに、本実施例では、前記クラッチギア４２が、その前記作動機構４４に向かう端面から突出しており、該クラッチギア４２の回転中心を中心として囲繞するように形成される延伸部４２５を有し、前記第１当接部４２４は、該延伸部４２５に配置されているが、これに限定されるものではなく、他の実施例では、クラッチギア４２は、延伸部４２５を有さなくてもよい。

【0020】

図４～図７及び図１２に示すように、前記出力ギア４３は、前記出力軸２０を回転駆動可能に連結されると共に、前記クラッチギア４２と分離可能に連結される。このような構成により、該クラッチギア４２は、該出力ギア４３を選択的に回転駆動することができる。さらに、該出力ギア４３は、出力歯車部４３１と、複数の第２噛合爪４３２と、第２連結部４３３とを含む。

【0021】

前記出力歯車部４３１は、前記出力ギア４３の外周面に形成され、前記出力軸２０の伝動歯部２１と噛み合っている。本実施例では、該出力歯車部４３１ははすば歯車であることが好ましいが、これに限定されるものではない。また、該出力ギア４３は、軸方向において相対する両端面を有し、前記複数の第２噛合爪４３２は、そのうち前記クラッチギア４２に向かう端面に形成される。尚、本実施例では、前記第２連結部４３３が、該出力ギア４３において該クラッチギア４２に向かう側に突出するように形成され、つまり、該第２連結部４３３の該クラッチギア４２に面する側面は、該出力ギア４３の該クラッチギア４２に面する端面であり、前記複数の第２噛合爪４３２は、該第２連結部４３３の該クラッチギア４２に面する側面に位置する。

【0022】

前記複数の第２噛合爪４３２は、前記出力ギア４３の回転中心を中心として囲繞するように形成されると共に、該各第２噛合爪４３２は互いに接続され、該複数の第２噛合爪４３２と第１噛合爪４２２とは選択的に噛合可能である。尚、本実施例では、該各第２噛合爪４３２がラチェット歯であり、また、該各第２噛合爪４３２の形状は該各第１噛合爪４２２の形状に対応しているが、これに限定されるものではない。

【0023】

図６～図８及び図１１に示すように、前記作動機構４４は、前記クラッチギア４２において前記出力ギア４３に向かう側と反対する側に配置され、磁気吸引力を具備していると共に、ハウジング４４１と、アクチュエータ４４２と、弾性部材４４３と、第１磁性部材４４４と、第２磁性部材４４５とを含む。

【0024】

前記ハウジング４４１は、囲むように形成される収容空間４４１１と、前記クラッチギア４２に向って該収容空間４４１１と連通する開口部４４１２と、該収容空間４４１１内に位置し、該開口部４４１２に向かう内底壁面４４１３と、該内底壁面４４１３に形成される第１摺動部４４１４とを備える。本実施例では、該内底壁面４４１３に複数の第１摺動部４４１４が形成され、これらの第１摺動部４４１４は、該内底壁面４４１３の円周方向に間隔を置いて配置され、該各第１摺動部４４１４は、該内底壁面４４１３に凹むように形成された溝状構造であり、該内底壁面４４１３に対して傾斜する溝底面４４１５を有する。具体的に説明すると、該溝底面４４１５は、前記クラッチギア４２の回転方向に沿って該クラッチギア４２に向かう方向に傾斜するが、これに限定されるものではなく、他の実施例では、第１摺動部４４１４が溝状構造でなくてもよい。

【0025】

前記アクチュエータ４４２は、前記収容空間４４１１内において前記ハウジング４４１の軸方向に沿って移動可能に設置される。尚、本実施例では、該アクチュエータ４４２は、磁気吸着可能な材料からなる円盤状構造体であるが、これに限定されるものではなく、アクチュエータ４４２の形式は、必要に応じて任意に設計変更することができる。また、該アクチュエータ４４２は、第２当接部４４２１及び第２摺動部４４２２を備える。

【0026】

前記第２当接部４４２１は、前記アクチュエータ４４２において前記開口部４４１２に向かう側面に形成され、前記第１当接部４２４と分離可能に当接する。これにより、該第２当接部４４２１と第１当接部４２４とが当接するように接続されると、前記クラッチギア４２が、該アクチュエータ４４２を回転駆動することができる。尚、本実施例では、該第２当接部４４２１が、該アクチュエータ４４２の径方向に沿って延在する複数のリブ突部を有し、これらのリブ突部は、該アクチュエータ４４２において該クラッチギア４２に向かう側面に突出するように形成されると共に、該アクチュエータ４４２の円周方向に間隔を置いて配置される。一方、前記第１当接部４２４の複数のリブ突部は、該クラッチギア４２において該アクチュエータ４４２に向かう側面に形成されていることから、該アクチュエータ４４２とクラッチギア４２とが接触すると、当該第１当接部４２４が、該クラッチギア４２の回転方向に沿って当該第２当接部４４２１を押し付け、これにより、当該クラッチギア４２が当該アクチュエータ４４２を回転駆動させる。

【0027】

また、本実施例では、前記クラッチギア４２が前記延伸部４２５を介して、前記ハウジング４４１の開口部４４１２に穿設され、これにより、該クラッチギア４２は、前記ドライブギア４１内をスムーズに移動し、前記アクチュエータ４４２との分離・接触動作を円滑に行い、且つ、前記第１当接部４２４と第２当接部４４２１との当接接続動作を確実に遂行することができる。

【0028】

前記第２摺動部４４２２は、前記アクチュエータ４４２において前記内底壁面４４１３に向かう側面に形成されると共に、前記第１摺動部４４１４に対して摺動可能である。本実施例では、前記アクチュエータ４４２は、複数の第２摺動部４４２２を備え、これらの第２摺動部４４２２の数及び形成位置は、該第１摺動部４４１４の数及び形成位置と対応しており、該各第２摺動部４４２２は、突起構造であって、対応する第１摺動部４４１４内に収容されて、その溝底面４４１５に接触しながら摺動する。

【0029】

前記弾性部材４４３は、前記収容空間４４１１内に配置され、且つ前記アクチュエータ４４２及びハウジング４４１の開口部４４１２の周縁に当接するように設置され、これにより、該アクチュエータ４４２は前記内底壁面４４１３に付勢するように押し付けられる。

【0030】

本実施例では、前記作動機構４４が、前記ハウジング４４１の開口部４４１２の周りに配置される第１磁性部材４４４を含む。具体的に説明すると、該作動機構４４は、複数の第１磁性部材４４４を含み、これらの第１磁性部材４４４は、該開口部４４１２の周縁に間隔を置いて配置され、これらの第１磁性部材４４４の設置により、該作動機構４４は、前記クラッチギア４２を引き寄せる磁気吸引力を提供する。同様に、該作動機構４４の内底壁面４４１３には、該内底壁面４４１３の円周方向に間隔を置いて複数の第２磁性部材４４５が配置されており、これらの第２磁性部材４４５の設置により、前記アクチュエータ４４２を該内底壁面４４１３方向へ引き寄せる磁気吸引力を提供する。尚、これらの磁性部材の設置方式は、これに限定されるものではない。

【0031】

図５～図７に示すように、本実施例では、前記クラッチユニット４０が、前記クラッチギア４２、出力ギア４３及び作動機構４４を貫通するように設置されるシャフト４５を備え、該クラッチギア４２、出力ギア４３及び作動機構４４はそれぞれ、該シャフト４５に対して回転することができる。具体的に説明すると、本実施例では、該クラッチギア４２、出力ギア４３及び作動機構４４のアクチュエータ４４２が同軸で配置されており、該シャフト４５は、該クラッチギア４２、出力ギア４３及びアクチュエータ４４２の回転中心位置に穿設され、これにより、該クラッチギア４２、出力ギア４３及びアクチュエータ４４２の所定の相対位置関係を確保し、動作中の位置ずれの発生を防ぐことができるが、これに限定されるものではなく、他の実施例では、シャフト４５を備えていなくてもよい。

【0032】

また、本実施例では、さらに前記ドライブギア４１に取り付けられたベアリング軸受４６を含み、つまり、該ベアリング軸受４６は、該ドライブギア４１の環状突出部４１３に環装され、該ドライブギア４１を回転自在に支承することにより、動作中の位置ずれの発生を防ぐが、これに限定されるものではなく、他の実施例では、ベアリング軸受４６を備えていなくてもよい。

【0033】

以下、図８～図１２を参照しながら、本発明のクラッチユニットの作動状態を説明する。図８に示すように、モータ３０が起動していない時、クラッチギア４２は、第１磁性部材４４４の磁気吸引力によって、出力ギア４３から分離されて、アクチュエータ４４２に当接するように磁気吸着される。一方、アクチュエータ４４２は、弾性部材４４３の付勢力によって、その第２摺動部４４２２が第１摺動部４４１４内に収容されるように、内底壁面４４１３に押し付けられている。

【0034】

図９及び図１１に示すように、モータ３０が起動すると、外周歯車４１１を通じてドライブギア４１を回転させ、この時のドライブギア４１は、環状突出部４１３を介してベアリング軸受４６に支承されて、ベアリング軸受４６内で安定して回転する。さらに、ドライブギア４１は、内周歯車４１２を介してクラッチギア４２を回転させ、この時、クラッチギア４２の第１当接部４２４とアクチュエータ４４２の第２当接部４４２１が当接するように接続されているので、アクチュエータ４４２も回転し始める。アクチュエータ４４２が回転すると、第２摺動部４４２２は、第１摺動部４４１４の溝底面４４１５に沿って摺動し、それによってアクチュエータ４４２をハウジング４４１の開口部４４１２方向へ移動させると同時に、クラッチギア４２を出力ギア４３方向へ移動させる。図１２に示すように、クラッチギア４２は、第１噛合爪４２２が第２噛合爪４３２と噛み合うまで移動して、出力ギア４３を回転させ、出力ギア４３は、伝動歯部２１と噛み合う出力歯車部４３１を通じて、モータ３０からの動力を出力軸２０に伝達し、乗り手のペダリングを補助する。

【0035】

この一連の動作において、各第１噛合爪４２２の第１歯面４２２１と第２歯面４２２２は、クラッチギア４２の回転方向の接線方向に傾斜しているため、第１噛合爪４２２と第２噛合爪４３２とが噛み合うと、クラッチギア４２がさらに出力ギア４３方向に移動し、その結果、クラッチギア４２がアクチュエータ４４２と接触しなくなる。図１０に示すように、この時、弾性部材４４３の付勢力と第２磁性部材４４５の磁気吸引力により、アクチュエータ４４２が、モータ３０が起動する前の状態に復位する。

【0036】

一方、モータ３０への電力供給が停止したり、そのほかの原因でクラッチギア４２の回転速度が出力ギア４３の回転速度より低下した場合、各第１噛合爪４２２の第１歯面４２２１及び第２歯面４２２２は、クラッチギア４２の回転方向の接線方向に傾斜しているため、第１噛合爪４２２が第２噛合爪４３２から分離し、両者の間の噛合状態が解除され、さらに、第１歯面４２２１が傾斜していることから、クラッチギア４２と出力ギア４３が分離し始めると、第２噛合爪４３２の先端部分が第１歯面４２２１に沿って、クラッチギア４２を作動機構４４方向にわずかに押して、クラッチギア４２と出力ギア４３とを完全に分離させる。逆に、出力ギア４３の回転速度がクラッチギア４２の回転速度よりも高くならなければ、第１噛合爪４２２と第２噛合爪４３２との間の噛合状態が保持され、モータ３０からの動力を絶え間なく出力ギア４３に伝達し続ける。

【0037】

クラッチギア４２と出力ギア４３が分離した後、作動機構４４上の第１磁性部材４４４の磁気吸引力の作用により、クラッチギア４２が作動機構４４に向かって引き寄せられ、図８に示されたモータ３０が起動する前の状態まで復位する。

【0038】

本発明の自転車のセンターマウント式伝動装置は、モータ３０がペダリング補助動力を出力し始めると、作動機構４４内のアクチュエータ４４２が、クラッチギア４２を押し付けて出力ギア４３に噛み合わされるが、その後、すぐに分離して初期位置に戻る。

【0039】

一方、モータ３０がペダリング補助動力の出力を停止した時は、クラッチギア４２が出力ギア４３から完全に分離するため、持続的な接触がなくなり、第１噛合爪４２２と第２噛合爪４３２との摩耗を回避できる。このように、クラッチギア４２が出力ギア４３から完全に分離することで、乗り手がペダリングの際に、逆にモータ３０を回転させる現象を回避し、乗り手の体力消耗を減らすと同時に、部材の摩耗も減らすので、使用寿命を延ばすことができる。

【0040】

また、シャフト４５の設置により、出力ギア４３、クラッチギア４２及びアクチュエータ４４２を共に同軸上に配置し、それらの所定の相対位置関係を確保すると共に、ベアリング軸受４６の設置により、ドライブギア４１とクラッチギア４２との分離・接合動作をスムーズかつ安定的に行うことにより、動作中の位置ずれを抑えることができ、乗り手のペダリングによる連続的な振動にも耐えることができ、さらに、クラッチユニット４０全体の構造をよりコンパクトにすることができる。

【0041】

本発明は、ドライブギア４１とクラッチギア４２の組み合わせにより、主動部材を外側に配置し、従動部材を内側に配置する設計であるので、センターマウント式モータの限られた内部空間を効率的に利用してスペース効率を高めることができると共に、クラッチギア４２の第１連結部４２３と出力ギア４３における第２連結部４３３の設計により、構造上の強度を確保しつつ、クラッチギア４２の移動距離を短縮し、ドライブギア４１の軸方向の長さ及び全体的な体積を削減することになり、センターマウント式モータの限られた内部空間を最大限に有効活用することができる。

【0042】

要するに、本発明に係るクラッチユニット４０は、非常にコンパクトな構造でありながら、センターマウント式モータの狭い内部空間に適しており、乗り手のペダリングによる連続的な振動に耐え、部品の位置ずれを抑えうる設計がなされているので、安定した作動を実現できる。また、本発明に係るクラッチギア４２と出力ギア４３を完全に分離可能な設計とすることにより、モータ３０が補助動力の出力を停止した時に、乗り手が逆にモータ３０を回転駆動することを回避でき、体力消耗を減らすと同時に、クラッチギア４２及び出力ギア４３の摩耗も減らすことができる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 外殻ケース
２０ 出力軸
２１ 伝動歯部
３０ モータ
３１ 連結用歯車セット
４０ クラッチユニット
４１ ドライブギア
４１１ 外周歯車
４１２ 内周歯車
４１３ 環状突出部
４２ クラッチギア
４２１ 離接歯部
４２２ 第１噛合爪
４２２１ 第１歯面
４２２２ 第２歯面
４２３ 第１連結部
４２４ 第１当接部
４２５ 延伸部
４３ 出力ギア
４３１ 出力歯車部
４３２ 第２噛合爪
４３３ 第２連結部
４４ 作動機構
４４１ ハウジング
４４１１ 収容空間
４４１２ 開口部
４４１３ 内底壁面
４４１４ 第１摺動部
４４１５ 溝底面
４４２ アクチュエータ
４４２１ 第２当接部
４４２２ 第２摺動部
４４３ 弾性部材
４４４ 第１磁性部材
４４５ 第２磁性部材
４５ シャフト
４６ ベアリング軸受

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】