專利名稱：電動助力自行車及可安裝在自行車車架上的電動助力自行車用組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電動力輔助腳踏力而能夠行駛的電動助力自行車 以及可安裝在自行車車架上的電動助力自行車用組件。
背景技術(shù)：
通常，在利用電動力輔助腳踏力而能夠行駛的電動助力自行車上，設(shè)有 將腳踏力和電動力合力的合力機構(gòu)。作為這種合力機構(gòu)的一個例子，開發(fā)出
具有記載于(日本)特開2002-362468號公報的合力機構(gòu)的電動助力自行車。 如該公報的圖3所示，該電動助力自行車構(gòu)成為具有用于向驅(qū)動輪傳遞腳 踏力且能夠旋轉(zhuǎn)的鏈輪2、能夠與鏈輪2同軸地旋轉(zhuǎn)的輔助齒輪30、在規(guī)定 條件下輸出對應(yīng)于腳踏力的電動力的驅(qū)動組件、利用輸出的電動力旋轉(zhuǎn)的動 力鏈輪33以及掛設(shè)在輔助齒輪30與動力鏈輪33之間的輔助鏈條32。該技 術(shù)存在如下優(yōu)點，即合力機構(gòu)的設(shè)置自由度大幅度地擴大，事實上不需要專 用架。
專利文件1:(曰本)特開2002-362468號公報
但是，在利用上迷現(xiàn)有技術(shù)的合力機構(gòu)中，腳踏力傳感器的主要部分和 輔助驅(qū)動組件成為各自的結(jié)構(gòu)組件，因此，在機構(gòu)的簡化以及安裝到車架上 的容易程度方面還存在改良的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述i果題而作出的，其目的在于，不僅-〖某求電動助力自行車 所使用的輔助動力機構(gòu)的簡化，而且能夠容易地安裝到自行車車架上。
為了解決上述課題，本發(fā)明的一實施方式提供一種利用電動力輔助腳踏 力而能夠行駛的電動助力自行車，其構(gòu)成為具有用于向驅(qū)動輪傳遞腳踏力 且能夠旋轉(zhuǎn)的鏈輪、從輸出軸輸出電動力的電動力輸出機構(gòu)、經(jīng)由齒輪機構(gòu) 與電動力輸出機構(gòu)的輸出軸連接的輔助齒輪以及將輔助齒輪與鏈輪同軸地連接的連接機構(gòu)。優(yōu)選為具有彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件安裝在輔助齒輪、連接 機構(gòu)及鏈輪的動力傳遞路徑上。例如，彈性構(gòu)件設(shè)置在鏈輪和輔助齒輪中的 至少任一個與銷卡合的區(qū)域。連接機構(gòu)的一個例子是銷，該銷在厚度方向上 貫通輔助齒輪和鏈輪而安裝。優(yōu)選為，輔助齒輪自鏈輪獨立地經(jīng)由軸承能夠 旋轉(zhuǎn)地被支承。
根據(jù)本發(fā)明，當電動力輸出機構(gòu)在規(guī)定條件下輸出對應(yīng)于腳踏力的電動 力時，該電動力經(jīng)由齒輪機構(gòu)傳遞給輔助齒輪，使該輔助齒輪旋轉(zhuǎn)。傳遞到 輔助齒輪的電動力經(jīng)由銷等連接機構(gòu)和彈性機構(gòu)傳遞給鏈輪。鏈輪將腳踏力 和電動力的合力傳遞給驅(qū)動輪。
齒輪機構(gòu)的優(yōu)選例子具有與電動力輸出機構(gòu)的輸出軸聯(lián)動的第 一齒 輪、與該第 一齒輪嚙合并用于減速的第二齒輪以及與該第二齒輪同軸地連接 并與輔助齒輪嚙合的第三齒輪。
這樣，在本發(fā)明中，由于經(jīng)由銷從輔助齒輪到鏈輪進行動力傳遞，因此 能夠減少部件數(shù)量而簡化機構(gòu)，而且能夠容易地實現(xiàn)容易安裝到車架上的結(jié) 構(gòu)。另外，由于在輔助齒輪、連接機構(gòu)及鏈輪的動力傳遞路徑上安裝有彈性 構(gòu)件，因此能夠非常順利地實現(xiàn)動力傳遞。
在本發(fā)明的另 一個優(yōu)選方式中，電動力輸出機構(gòu)和齒輪機構(gòu)固定在共用 基座上，鏈輪和輔助齒輪能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在共用基座上。根據(jù)該方式，能夠 將電動力輸出機構(gòu)和合力機構(gòu)組裝在一個組件中，從而能夠容易地安裝到車 架上。另外，通過對共用基座進行加工，從而能夠?qū)⒃摻M件自由安裝到任意 形式的車架上。
優(yōu)選為，電動力輸出機構(gòu)和齒4侖機構(gòu)的至少一部分被收納在外殼內(nèi)，該 外殼與共用基座連接或者與該共用基座一體地成形。
另夕卜，本發(fā)明另一方式的電動助力自行車還具有利用腳踏力而旋轉(zhuǎn)的驅(qū) 動軸，該驅(qū)動軸能夠旋轉(zhuǎn)地支承在共用基座上。在本方式中，優(yōu)選為驅(qū)動軸 收納在軸套中，該軸套與共用基座連接或者與該共用基座一體地成形。此時， 優(yōu)選為在電動助力自行車的車架上，具有貫通軸套的軸孔。即，軸套形成為 能夠貫通形成在電動助力自行車上的軸孔。由此，通過在軸孔中插入軸套， 電動力輸出機構(gòu)和合力機構(gòu)的一體組件向車架的裝卸變得非常容易。
而且，在本發(fā)明另一個方式的電動助力自行車中，鏈輪經(jīng)由單向離合器 安裝在驅(qū)動軸上，單向離合器僅將適用于驅(qū)動軸的腳踏力的單向旋轉(zhuǎn)傳遞到鏈輪。在該方式中，更優(yōu)選為，電動助力自行車具有檢測機構(gòu)和控制才幾構(gòu)， 其中檢測機構(gòu)檢測隨著腳踏力而變化的單向離合器的物理量，控制機構(gòu)至少 基于由檢測機構(gòu)檢測到的物理量控制電動力。由此，不能能夠?qū)㈦妱恿敵?機構(gòu)和合力機構(gòu)，還能夠?qū)⒛_踏力檢測機構(gòu)作為整體以簡單的機構(gòu)組裝到一 體組件內(nèi)。
另一方面，輔助齒輪優(yōu)選經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在共用基座上。由此， 能夠向鏈輪穩(wěn)定地傳遞電動力。
本發(fā)明的另 一方式涉及可安裝在自行車車架上的電動助力自行車用組
件。該組件至少在共用基座上排列如下構(gòu)件而構(gòu)成用于向驅(qū)動輪傳遞腳踏
力而能夠旋轉(zhuǎn)的鏈輪、從輸出軸輸出用于輔助腳踏力的電動力的電動力輸出 機構(gòu)、經(jīng)由齒輪機構(gòu)與電動力輸出機構(gòu)的輸出軸連接的輔助齒輪、將輔助齒 輪與鏈輪同軸地連接的連接機構(gòu)。
通過參照下面說明的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以更清楚地理解本發(fā)明的 目的和優(yōu)點。


圖l是本發(fā)明的電動助力自行車的示意圖； 圖2是表示本發(fā)明的電動助力自行車的控制系統(tǒng)的示意圖； 圖3是表示本發(fā)明一實施例的安裝在電動助力自行車上的組件的圖， (a)是側(cè)視圖，(b)是橫剖面圖4是用于說明將本發(fā)明一實施例的組件安裝在自行車車架上的步驟 的示意圖，(a)是將該組件安裝到自行車車架上時從右側(cè)看到的立體圖，(b) 是圖4 ( a)所示的組件的放大圖，(c )是將該組件安裝到自行車車架之前的 立體圖，(d)是將該組件的一部分插入到自行車車架時的立體圖，(e)是將 該組件固定于自行車車架時的立體圖，(f)是將該組件安裝到自行車車架上 時從左側(cè)看到的立體圖5是圖3所示的單向離合器的分解立體向離合器(棘輪)的齒及爪的嵌合狀態(tài)的的圖，(a)是表示滾珠花鍵的大致結(jié)構(gòu)的俯視圖，(b)是表示花鍵的大致結(jié)構(gòu)的俯視圖，(C)是表示鍵槽的大致結(jié)構(gòu)的俯視圖 附圖標記說明
1 電動助力自行車
2 鏈輪
4 馬區(qū)動壽由
11 組件
12鏈條
13 驅(qū)動外殼
14微型計算機
15》文大電路
17 蓄電池
22驅(qū)動輪(后輪)
30輔助齒輪
37 電動馬達
37a 電動馬達的l敘出軸
38 第一齒輪 40 齒4侖沖幾構(gòu) 42 第二齒輪 45 第三齒輪 50 共用基座 52 軸套
70 軸承
80 軸孔
99單向離合器
100 爪部
102 #束輪爪
112 齒部
114 棘輪齒
123 銷
124碟形彈簧
126 應(yīng)變計129彈性構(gòu)件
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是表示本發(fā)明第一實施例的電動助力自行車1的示意圖。如該圖所 示，該電動助力自行車1的主要骨架部分與普通自行車相同，由金屬管制的 車架3構(gòu)成，在該車架3上以眾所周知的方式安裝有前輪20、后輪22、把 手16和車座18等。
另外，驅(qū)動軸4旋轉(zhuǎn)自如地軸支承在車架3的中央下部，踏板8L， 8R 經(jīng)由曲柄桿6L， 6R分別安裝在其左右兩端部。在該驅(qū)動軸4上，經(jīng)由單向 離合器(后述的圖3 (b)的99)同軸地安裝有鏈輪2，該單向離合器用于只 傳遞相當于車體前進方向的R方向的旋轉(zhuǎn)。在該《漣輪2和設(shè)于后輪22的中 央部的后輪動力機構(gòu)IO之間，設(shè)有循環(huán)轉(zhuǎn)動的鏈條12。
本實施例的電動助力自行車1至少通過由車體行駛速度和腳踏力確定的 輔助比率(輔助動力/腳踏力)來進行控制以輔助腳踏力。在本實施例中，由 作為輔助動力機構(gòu)的組件11來進行電動助力自行車的控制及電動力和腳踏 力的合力動作。
電動助力自行車1的控制系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)示于圖2中。本實施例的電動 助力自行車l的控制系統(tǒng)，包括 一并控制該自行車整體的電子處理的一個 微型計算機14、可進行PWM控制的電動馬達37、直接與微型計算機14連 接并放大其控制信號的功率的放大電路15以及與該放大電路15連接并向電 動馬達37供給電源的蓄電池17。
向微型計算機14中至少輸入用于計算行駛速度的轉(zhuǎn)速信號及用于計算 腳踏力的應(yīng)變計信號1、 2。關(guān)于產(chǎn)生這些信號的機構(gòu)將在后面敘述。微型計 算機14從這些輸入信號計算行駛速度和腳踏力，并基于規(guī)定的算法進行確 定輔助比率的電子處理。接著，微型計算機14向電動馬達37發(fā)出指令以產(chǎn) 生對應(yīng)于確定的輔助比率的輔助動力，因此依次輸出對應(yīng)于該輔助動力的 PWM指令。
接著，利用圖3 (a)和(b)說明電動助力自行車1中作為輔助動力機 構(gòu)的組件11。
圖3 (a)和(b)所示的組件11具有輔助齒輪30、電動馬達37及齒輪機構(gòu)40，該輔助齒輪30與鏈輪2同軸地連接，該電動馬達37輸出電動力， 該齒輪機構(gòu)40用于經(jīng)由齒輪將電動力從該電動馬達的輸出軸37a傳遞到輔 助齒輪30。因此，當電動馬達37旋轉(zhuǎn)時，其扭矩經(jīng)由齒輪機構(gòu)40提供到輔 助齒輪30，并直接傳遞到相對于該輔助齒輪30固定且利用腳踏力旋轉(zhuǎn)的鏈 輪2。由此，實現(xiàn)輔助動力和腳踏力的合力。
齒輪機構(gòu)40具有與電動馬達37的輸出軸37a聯(lián)動的第一齒輪38、與該 第一齒輪38嚙合并用于減速的第二齒輪42以及與該第二齒輪42同軸地連 接并與輔助齒輪30嚙合的第三齒輪45。
設(shè)有所謂的單向離合器(未圖示)，該離合器僅單向傳遞動力。該單向離合
在其反方向即從輔助齒輪30向電動馬達37不傳遞扭矩。當電動馬達37不 旋轉(zhuǎn)時，利用未圖示的上述單向離合器，能夠順暢地運轉(zhuǎn)，此時馬達的旋轉(zhuǎn) 負載不傳遞給輔助齒輪30。
鏈輪2、輔助齒輪30、電動馬達37和齒輪機構(gòu)40安裝在共用基座50 上。另外，電動馬達37和齒輪機構(gòu)49整體固定在共用基座50上而不移動。 而且，電動馬達37以及齒輪機構(gòu)40中的第一齒4侖38和第二齒輪42凈皮驅(qū)動 外殼13覆蓋。該驅(qū)動外殼13與共用基座50連接或者與該共用基座50成形 為一體。
在驅(qū)動軸4上，鏈輪2經(jīng)由單向離合器99可旋轉(zhuǎn)地安裝在共用基座50 上。如后所述，單向離合器99僅向鏈輪2傳遞適用于驅(qū)動軸4的前進方向 的旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸4在軸套52內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地4皮軸支承，該軸套52以插入到形成 于車架的軸孔80內(nèi)的狀態(tài)被固定在該車架上。軸套52與共用基座50連接 或者與共用基座50成形為一體。
鏈輪2和輔助齒輪30經(jīng)由銷123 (在圖3 (a)的例子中以120度間隔 設(shè)置在三處)同軸地連接。由此，傳遞到輔助齒輪30的電動力經(jīng)由銷123 傳遞到鏈輪2。如圖3 (b)所示，銷123沿厚度方向貫通輔助齒輪30和鏈 輪2而安裝。在圖3 (b)的例子中，銷123的腳部插入到輔助齒輪30的孔 部而凈皮固定，銷123的頭部貫通形成于鏈4侖2的孔，用于防止脫落的銷123 的前端具有大于該孔直徑的直徑。
另外，橡膠等彈性構(gòu)件129設(shè)置在銷123的頭部和軸部的周圍。即，彈性構(gòu)件設(shè)置在鏈輪2和銷123之間的卡合區(qū)域。由此，吸收輔助齒輪30和 鏈輪2的晃動等，能夠在輔助齒輪30和鏈輪2之間非常順利地傳遞動力。
另外，鏈輪2和輔助齒輪30之間的連接機構(gòu)并不限于圖示的銷。例如， 可以是螺栓，或者也可以是銷123的腳部一體地形成在輔助齒輪30上。另 外，彈性構(gòu)件129也可以設(shè)置在輔助齒輪30、銷123和鏈輪2的任意的動力 傳遞^4圣上。例如，也可以單獨或者追加地i殳置在輔助齒4企30和銷123之 間的卡合區(qū)域等。
另夕卜，輔助齒輪30與鏈輪2獨立地經(jīng)由軸承70可旋轉(zhuǎn)地安裝在共用基 座50上。由此，能夠從輔助齒輪30向鏈輪2更力。穩(wěn)定地傳遞動力。
如上所述，在本實施例中，將鏈輪2、輔助齒4侖30、電動馬達37、齒輪 機構(gòu)40和驅(qū)動軸4安裝在共用基座50上，而且，將如圖2所示的控制系統(tǒng) 的電路和后述的腳踏力傳感器分別安裝在驅(qū)動外殼13和單向離合器99內(nèi) 部，由此，能夠構(gòu)成組裝電動助力所需的全部構(gòu)成要素的一個組件11。由此， 不僅能夠?qū)崿F(xiàn)輔助動力機構(gòu)整體的簡化，而且，能夠?qū)⒔M件11容易地安裝 到車架上。另外，可理解為通過對共用基座進行適當加工，能夠?qū)⒃摻M件ll 安裝到任意形式的車架上。
利用圖4說明將本發(fā)明一實施例的組件11安裝到自行車車架上的步驟。 在圖4 (a)中示出將組件11安裝到自行車車架上時從右側(cè)看到的立體圖， 在圖4 (b)中示出圖4 (a)所示的組件11的》文大圖，在圖4 (f)中示出將 組件11安裝到自行車車架上時從左側(cè)看到的立體圖。
首先，如圖4(c)所示，A/v軸孔80的一端部，沿箭頭方向插入組件ll 的驅(qū)動軸4 (被軸套52覆蓋)。接著，如圖4 (d)所示，從軸孔80的相反 側(cè)的端部插入組件11直到驅(qū)動軸4和軸套52的前端突出，在其突出前端安 裝安裝金屬件82和緊固金屬件84。而且，在組件11上設(shè)置螺栓螺合用孔形 成于兩端部的隆起部，在車架上設(shè)置分別形成有螺栓孔且平行地延伸的一對 調(diào)整片(夕7、')，在圖4(b)的工序中，可以在該一對調(diào)整片之間以螺栓孔 整齊排列的狀態(tài)配置該隆起部。
最后，如圖4 (c)所示，將緊固金屬件84緊固在驅(qū)動軸4和軸套52 的前端部而將它們固定，并且，在組件11的外側(cè)，用螺栓固定利用緊固金 屬件84同時緊固的安裝金屬件82的前端部。另外，在配置于一對調(diào)整片內(nèi) 的隆起部的螺栓螺合孔中，從兩端部緊固螺栓。如上所述，能夠可靠且簡單地將組件11安裝在車架上。 (腳踏力檢測機構(gòu))
利用圖3至圖7說明輸出應(yīng)變計信號1, 2的腳踏力檢測機構(gòu)，該應(yīng)變 計信號l, 2輸入到微型計算機14中。本實施例的腳踏力檢測機構(gòu)檢測隨著 單向離合器99的變形而變化的應(yīng)變，該單行離合器99的變形對應(yīng)于腳踏力。
如圖3 (b)所示，鏈輪2經(jīng)由單向離合器99被驅(qū)動軸4軸支承。如圖 5所示，該單向離合器99具有爪部(駒部)100和齒部112。
在爪部100中，三個棘輪爪102沿周向等角度間隔地配置在其第二卡合 面110上。該棘輪爪102由剛體構(gòu)成，可繞沿著第二卡合面IIO的大致徑向 的軸轉(zhuǎn)動。當在棘輪爪102上未作用力時，棘輪爪102以其長度方向與第二 卡合面IIO構(gòu)成規(guī)定角度(圖6的平衡方向160)的方式被爪提升彈簧(駒 立^上^、77。y 乂夕、、)104施力。如圖6所示，當棘輪爪102從平衡方向160 向上升方向a或下降方向b偏離時，爪提升彈簧104使^艮小的彈力作用于棘 輪爪102,以便將其偏離返回到平衡方向160。
另外，在爪部100的中央部形成有用于收納驅(qū)動軸4的爪部孔106，該 爪部孔106也貫通/人爪部100的背面101突出的圓筒部103。在背面101， 圓狀槽155 (圖3 (b))形成在圓筒部103的外圓周上，在該圓狀槽155中 :旋轉(zhuǎn)自如地嵌入有多個鋼J求152。由此，在背面101形成有岸義受軸向載重且 兼作滑動軸承的軸承。
碟形彈簧124在其中心孔127中穿過圓筒部103并與爪部100的背面101 抵接。此時，碟形彈簧124在以彈力反抗來自爪部IOO壓力的方向上，經(jīng)由 鋼球152即承受載重軸承可滑動地與背面相接。在碟形彈簧124的表面上， 在以180度位置關(guān)系相對的兩個位置上設(shè)有應(yīng)變計126。這兩個應(yīng)變計126 經(jīng)由引線128與微型計算機14電連接。更優(yōu)選為，也可以在碟形彈簧124 上設(shè)置三個以上的應(yīng)變計。此時，優(yōu)選將多個應(yīng)變計設(shè)置為在碟形彈簧124 的表面上分別位于旋轉(zhuǎn)對稱的位置。
碟形彈簧124收納在碗狀支承器130的內(nèi)底部132。在支承器130上， 形成有用于貫通驅(qū)動軸4的支承孔133和從后面突出的支承圓筒部134。在 支承圓筒部134的外周表面上切削出螺紋，通過將其與車體安裝部145的切 削螺紋內(nèi)壁螺合，由此，支承器130固定在車體上。在該支承圓筒部134的 內(nèi)壁上，卡合有應(yīng)對來自軸向和徑向兩個方向載重的軸承138(參照圖3( b)),軸承130通過形成于驅(qū)動軸4的止動斜面144被卡止。同樣地，由于在驅(qū)動 軸4的相反側(cè)也安裝有軸承139 (參照圖4 (b)),因此，驅(qū)動軸4相對于車 體自由旋轉(zhuǎn)。
在爪部孔106的內(nèi)壁上，在四個部位形成有沿軸向5延伸的第一防止旋 轉(zhuǎn)用槽108。在與爪部孔106的內(nèi)壁滑接的驅(qū)動軸4的外壁部分，也在四個 部位形成有第二防止旋轉(zhuǎn)用槽140，該第二防止旋轉(zhuǎn)用槽140以與第一防止 旋轉(zhuǎn)用槽108相對的方式沿軸向5延伸。如圖7(a)所示，第一防止旋轉(zhuǎn)用 槽108及與其相對的第二防止旋轉(zhuǎn)用槽140形成沿軸向延伸的圓柱槽，在各 圓柱槽中收納多個鋼球150以填埋這些圓柱槽。由此，爪部100能夠沿軸向 以最小摩擦阻力移動，并且防止相對驅(qū)動軸4的相對旋轉(zhuǎn)。上述防止旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)構(gòu)成為 一種滾珠花鍵，但作為這種可滑動的防止旋轉(zhuǎn)機構(gòu)也能夠適用其他 形式的滾珠花鍵例如循環(huán)旋轉(zhuǎn)的滾珠花鍵等。
另夕卜，作為將爪部100安裝到驅(qū)動軸4上的方法，也可以釆用除圖7(a) 的滾珠花4建以外的才幾構(gòu)。例如，如圖7(b)所示，作為防止旋轉(zhuǎn)才幾構(gòu)也可適 用鍵/花鍵(年一77°，0)形式，所謂鍵y花4建形式，是指在驅(qū)動軸4上 設(shè)置沿軸向延伸的突起部140a,并在爪部100上形成收納該突起部140a的 第三防止旋轉(zhuǎn)用槽108a。另外，在圖7 (b)中，也可在爪部IOO側(cè)設(shè)置突 起部140a，在驅(qū)動軸4側(cè)設(shè)置第三防止旋轉(zhuǎn)用槽108a。而且，如圖7(c) 所示，作為防止旋轉(zhuǎn)機構(gòu)也可以適用鍵槽形式，所謂鍵槽形式，是指在爪部 100和驅(qū)動軸4上分別設(shè)置沿軸向延伸的第四防止旋轉(zhuǎn)用槽108b和與其相對 的第五防止旋轉(zhuǎn)用槽140b,在形成這些槽的長方體狀的槽中收納鍵板(年一 7V—卜)。
在齒部112的第一卡合面121上，形成有用于與凈束輪爪102卡合的多個 棘輪齒114。棘輪齒114由相對于第一-^合面121更陡的斜面118和更平緩 的斜面116構(gòu)成，其中，斜面118和斜面116沿齒部的周向彼此不同且呈周
期性地形成。
齒部112以將其第一^i^合面121與爪部100的第二卡合面110相對的方 式經(jīng)由軸環(huán)111可滑接地軸支承在驅(qū)動軸4上。此時，棘輪爪102和棘輪齒 112卡合(圖6 )。即，驅(qū)動軸4僅經(jīng)由棘輪爪102和棘輪齒112的卡合部分， 與齒部112活動地連4妄。在經(jīng)由軸環(huán)111通過齒部孔120的驅(qū)動軸4的端部 142上嵌合有墊圈122，該墊圈122使齒部112不向軸向外側(cè)脫離(圖3(b))。鏈輪2經(jīng)由銷123 (圖3 (b))不移動地安裝在齒部112上，而且，踏板軸 146安裝在驅(qū)動軸4的前端。由此，完成將驅(qū)動軸4和鏈輪2連接的棘輪齒，
優(yōu)選為，偏移用彈簧136安裝在驅(qū)動軸4的止動4斗面144和爪部100的 背面101之間。在踏板踏力為規(guī)定值以下的情況下(例如，事實上接近零時)， 該偏移用彈簧136使爪部100沿軸向偏離，以在收納于背面101的鋼球152 和碟形彈簧124之間產(chǎn)生間隙。
接著，說明本腳踏力檢測機構(gòu)的作用。
當搭乘者對踏板8R， 8L (圖1 )施加踏板踏力，使驅(qū)動軸4向車體前進 方向旋轉(zhuǎn)時，該旋轉(zhuǎn)力傳遞到相對驅(qū)動軸3不能旋轉(zhuǎn)且可滑動地被驅(qū)動軸3 軸支^R的爪部100。此時，如圖6所示，由于棘4侖爪102從爪部100受到對 應(yīng)于5普板踏力的力Fd，因此其前端部抵接在齒部112的棘輪齒的更陡的斜面 118上，將該力傳遞到棘輪齒。由于棘輪齒部112與鏈輪2連接在一起，因 此，棘輪爪102的前端部從更陡的斜面118受到由用于驅(qū)動的負載產(chǎn)生的力 Fp。從其兩端部受到彼此相反方向的力Fp和Fd的棘輪爪102，沿a方向旋 轉(zhuǎn)并立起。此時，因棘輪爪102立起，爪部100向軸向內(nèi)側(cè)移動，并擠壓安 裝于爪部100和支承器130之間的碟形彈簧124。碟形彈簧124反抗該擠壓 并將彈力Fr作用于爪部100。在短時間內(nèi)，該力Fr與反映沿軸向移動爪部 100的踏板踏力的力達到平衡。由此，碟形彈簧124的應(yīng)力應(yīng)變、爪部100 與齒部112之間的間隙、棘輪爪102相對于第二卡合面110的角度、爪部100 相對于車架的位置以及擠壓碟形彈簧124的壓力等成為反映踏板踏力的物理 量。因此，通過檢測其中的至少一個，從而能夠推測腳踏力T。
在本實施例中，作為一個例子，檢測碟形彈簧124的應(yīng)力應(yīng)變。微型計 算機14將來自設(shè)于碟形彈簧124的兩個應(yīng)變計126的信號至少進行相加計 算(包括平均計算)。這樣，通過將多個部位的應(yīng)力應(yīng)變量平均化而進行計 測，即便是相同的腳踏力，也能夠增大輸出變化且使干擾成分平滑化，因此 能夠改善SN比，進一步提高腳踏力推測精度。應(yīng)變計的數(shù)量越多，則該效 果越大。
另外，在踏板踏力為規(guī)定值以下等情況下，由于偏移用彈簧136使爪部 100的背面101和碟形彈簧124之間產(chǎn)生間隙，因此鋼球152頻繁地與碟形 彈簧124碰撞的情況減少。因此，能夠減少應(yīng)變計信號的干擾成分，提高腳踏力檢測和電動助力控制的穩(wěn)定性。
接著，微型計算機14至少基于計算出的腳踏力T來計算應(yīng)施加的輔助
用的輔助動力Te,并計算輸出向電動馬達37發(fā)出指令的控制信號，以利用 該輔助動力進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。優(yōu)選為，微型計算機14將由轉(zhuǎn)速傳感器220檢 測到的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為車速，基于腳踏力T和車速這兩個要素確定合適的輔 助動力Te，并控制電動馬達37以產(chǎn)生該輔助動力Te。
本實施例的腳踏力檢測機構(gòu)具有如下所述的更優(yōu)良的效果。
(1) 由于利用一個機構(gòu)實現(xiàn)了單向離合器和腳踏力檢測機構(gòu)，因此能 夠謀求減少部件數(shù)量，可實現(xiàn)小型化、輕量化和低成本化。
(2) 由于對腳踏力進行檢測的部分，采用將承受載重組件和載重檢測 傳感器構(gòu)成一體的碟形彈簧，利用一個組件實現(xiàn)了兩個功能，因此除了上述 效果外，能夠?qū)崿F(xiàn)進一步小型化、輕量化和低成本化。
(3) 由于以更高的水平如上述(1)和(2)所示實現(xiàn)腳踏力檢測機構(gòu) 的小型化、輕量化和簡化，因此，即使是一般的自行車，安裝腳踏力檢測機 構(gòu)的可能性也進一步提高。
(4) 根據(jù)如上述(1)和(2)所示的理由，能夠?qū)崿F(xiàn)載重的傳遞損失 與現(xiàn)有4幾構(gòu)相比減少且控制的響應(yīng)性良好的輔助感。
(5) 根據(jù)如上述(1)和(2)所示的理由，與現(xiàn)有機構(gòu)(使用螺旋彈 簧)相比，踏板不存在無用的移動(在傳感器感知之前)，相對于在踩踏時 現(xiàn)有機構(gòu)存在彈力感而言，在本實施例中踩踏踏板時的感覺與踩^"一般的自 行車5皆板時的感覺相同。
另外，對于單向離合器99的爪和齒中的任一個安裝在鏈輪上，而另一 個安裝在驅(qū)動軸上的情況，能夠任意合適地進行變更。例如，可以構(gòu)成為在 鏈輪側(cè)上安裝爪部100,在驅(qū)動軸4上可滑動且不能旋轉(zhuǎn)地安裝齒部112, 并利用齒部112擠壓碟形彈簧124。
另外，在上述例子中，作為與腳踏力相關(guān)的物理量而檢測出碟形彈簧的 應(yīng)力應(yīng)變，但是本發(fā)明不限于此，能夠檢測根據(jù)單向離合器99的對應(yīng)于腳 踏力的變形而變化的任意物理量。例如，作為反映腳踏力的物理量，能夠選 擇棘輪爪的傾斜度、凈束輪爪部和棘4侖齒部的相對間隔、棘4侖爪部和棘4侖齒部 中的任一個相對車體的位置以及擠壓碟形彈簧的壓力等。
而且，對于反抗單向離合器99的變形而配置的彈性體，也能夠任意合適地變更其種類及其形狀。除碟形彈簧、螺旋彈簧以外，也能夠利用例如橡 膠彈性體等。另外，作為檢測應(yīng)力應(yīng)變的機構(gòu)，例舉了應(yīng)變計，但是，只要 能夠檢測與應(yīng)力應(yīng)變相關(guān)的物理量，并不限定于此。
以上是本發(fā)明的實施例，但是，本發(fā)明并不局限于上述例子，在本發(fā)明 的主旨范圍內(nèi)能夠任意合適地進行變更。
權(quán)利要求
1.一種電動助力自行車，其利用電動力輔助腳踏力而能夠行駛，該電動助力自行車的特征在于，具有鏈輪，其用于向驅(qū)動輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)；電動力輸出機構(gòu)，其從輸出軸輸出所述電動力；輔助齒輪，其經(jīng)由齒輪機構(gòu)與所述電動力輸出機構(gòu)的輸出軸連接；以及連接機構(gòu)，其將所述鏈輪與所述輔助齒輪同軸地連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的電動助力自行車，其特征在于， 具有彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件安裝在所述輔助齒輪、所迷連接機構(gòu)和所述鏈輪的動力傳遞路徑上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述連接機構(gòu)是銷，該銷沿厚度方向貫通所述輔助齒輪和所述鏈輪而安裝。
4. 如權(quán)利要求3所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述彈性構(gòu)件設(shè)置在所述鏈輪和所述輔助齒輪中的至少任一個與所述銷卡合的區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述輔助齒輪自所述鏈輪獨立地經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述齒輪機構(gòu)具有第一齒輪，其與所述電動力輸出機構(gòu)的輸出軸聯(lián)動； 第二齒輪，其與所述第一齒輪嚙合并用于減速；第三齒輪，其與所述第二齒輪同軸地連接并與所述輔助齒輪嚙合。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述電動力輸出機構(gòu)和所述齒輪機構(gòu)固定在共用基座上， 所述鏈輪和所述輔助齒輪能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在所述共用基座上。
8. 如權(quán)利要求7所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述電動力輸出機構(gòu)和所述齒輪機構(gòu)的至少一部分被收納在外殼內(nèi)，該外殼與所述共用基座連接或者與該共用基座一體地成形。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的電動助力自行車，其特征在于，還具有利用所述腳踏力而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸， 所述驅(qū)動軸能夠旋轉(zhuǎn)地軸支承在所述共用基座上。
10. 如權(quán)利要求9所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述驅(qū)動軸收納在軸套內(nèi)，該軸套與所述共用基座連接或與該共用基座一體地成形。
11. 如權(quán)利要求IO所述的電動助力自行車，其特征在于，具有貫通所述軸套的軸孔。
12. 如權(quán)利要求9至11中任一項所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述鏈輪經(jīng)由單向離合器安裝在所述驅(qū)動軸上，所述單向離合器^f又把適用于所述驅(qū)動軸的腳踏力的單向旋轉(zhuǎn)傳遞到所述鏈輪。
13. 如權(quán)利要求12所述的電動助力自行車，其特征在于，具有 檢測機構(gòu)，其檢測隨著所述腳踏力而變化的所述單向離合器的物理量； 控制機構(gòu)，其至少基于利用所述檢測機構(gòu)檢測到的物理量控制所述電動力。
14. 一種組件，其為能夠安裝在自行車車架上的電動助力自行車用組件， 該組件的特征在于，至少在共用基座上排列如下部件而構(gòu)成鏈輪，其用于向驅(qū)動輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)；電動力輸出機構(gòu)，其從輸出軸輸出用于輔助腳踏力的電動力；輔助齒輪，其經(jīng)由齒輪機構(gòu)與所述電動力輸出機構(gòu)的輸出軸連接；以及連接機構(gòu)，其將所述輔助齒輪與所述鏈輪同軸地連接。
15. 如權(quán)利要求14所述的組件，其特征在于，具有彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件安裝在所述輔助齒輪、所述連接機構(gòu)和所述 鏈輪的動力傳遞路徑上。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的組件，其特征在于， 所述連接機構(gòu)是銷，該銷沿厚度方向貫通所述輔助齒輪和所述鏈4侖而安裝。
17. 如權(quán)利要求16所述的組件，其特征在于，所述彈性構(gòu)件設(shè)置在所述鏈輪和所述輔助齒輪中的至少任一個與所述 銷卡合的區(qū)域。
18. 如權(quán)利要求14至17中任一項所述的組件，其特征在于，所述輔助齒輪自所述鏈輪獨立地經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。
19. 如權(quán)利要求14至18中任一項所述的電動助力自行車，其特征在于， 所述齒輪機構(gòu)具有第一齒輪，其與所述電動力輸出機構(gòu)的輸出軸聯(lián)動；第二齒輪，其與所述第一齒輪嚙合并用于減速；第三齒輪，其與所述第二齒輪同軸地連接并與所述輔助齒輪嚙合。
20. 如權(quán)利要求14至19中任一項所述的組件，其特征在于， 所述電動力輸出機構(gòu)和所述齒輪機構(gòu)固定在共用基座上， 所述鏈輪和所述輔助齒輪能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在所述共用基座上。
21. 如權(quán)利要求20所述的組件，其特征在于，所述電動力輸出機構(gòu)和所述齒輪機構(gòu)的至少一部分被收納在外殼內(nèi)，該 外殼與所述共用基座連接或者與該共用基座一體地成形。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的組件，其特征在于， 還具有利用所述腳踏力而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸， 所述驅(qū)動軸能夠旋轉(zhuǎn)地軸支承在所述共用基座上。
23. 如權(quán)利要求22所述的組件，其特征在于，所述驅(qū)動軸收納在軸套內(nèi)，該軸套與所述共用基座連接或與該共用基座 一體地成形。
24. 如權(quán)利要求23所述的組件，其特征在于， 具有貫通所述軸套的軸孔。
25. 如權(quán)利要求22至24中任一項所述的組件，其特征在于， 所述鏈輪經(jīng)由單向離合器安裝在所述驅(qū)動軸上，所述單向離合器僅把適用于所述驅(qū)動軸的腳踏力的單向旋轉(zhuǎn)傳遞到所述鏈輪。
26. 如權(quán)利要求25所述的組件，其特征在于，具有檢測機構(gòu)，其檢測隨著所述腳踏力而變化的所述單向離合器的物理量； 控制機構(gòu)，其至少基于利用所述檢測機構(gòu)檢測到的物理量控制所迷電動
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動助力自行車及可安裝在自行車車架上的電動助力自行車用組件。不僅能夠謀求電動助力自行車所使用的輔助動力機構(gòu)的簡化，而且能夠容易地安裝到自行車車架上。利用電動力輔助腳踏力而能夠行駛的電動助力自行車具有用于向驅(qū)動輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)的鏈輪(2)、從輸出軸(37a)輸出電動力的電動馬達(37)、經(jīng)由齒輪機構(gòu)(40)與輸出軸連接的輔助齒輪(30)以及將鏈輪與輔助齒輪同軸地連接的銷(123)。這些構(gòu)成要素排列在共用基座(50)上，構(gòu)成相對于車架裝卸自如地安裝的一個組件(11)。銷的頭部被彈性構(gòu)件(129)覆蓋。彈性構(gòu)件設(shè)置在與銷卡合的區(qū)域。由此，向輔助齒輪提供的電動力經(jīng)由銷和彈性構(gòu)件傳遞給鏈輪。
文檔編號B62M23/02GK101641253SQ20078005228
公開日2010年2月3日 申請日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者吉家彰人, 金田健 申請人:新時代技研株式會社;新時代工程有限公司