專利名稱：助力自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將輔助動(dòng)力加在腳踏力上的助力自行車。更具體地說，本發(fā)明涉及一種帶有扭矩檢測(cè)系統(tǒng)的助力自行車，其中扭矩檢測(cè)系統(tǒng)安裝在只將驅(qū)動(dòng)軸的單向轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給鏈輪的單向離合器部件中。
背景技術(shù)：
以前曾經(jīng)提出和使用過一種助力自行車，它是通過檢測(cè)作用在由腳踏力驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的腳踏扭矩；并根據(jù)所檢測(cè)的腳踏扭矩的變化，施加電氣扭矩，以增加腳踏力。這種助力自行車帶有檢測(cè)腳踏扭矩的扭矩檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在曲柄軸或后輪軸上根據(jù)腳踏力產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)桿。另外，該扭矩檢測(cè)系統(tǒng)可以使用如下技術(shù)，該技術(shù)包括檢測(cè)由凸輪或任何其他與該扭轉(zhuǎn)桿連接的相應(yīng)零件將扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)變形轉(zhuǎn)化而成的直接的線性運(yùn)動(dòng)所造成的一個(gè)電位計(jì)的電阻變化，作為輸入扭矩；或者它包括直接檢測(cè)該扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)角度。
然而，這些技術(shù)的問題是，由于扭轉(zhuǎn)桿安裝在曲柄軸等上，使安裝扭矩檢測(cè)系統(tǒng)需要的空間較大，并且，扭矩檢測(cè)系統(tǒng)的重量較重，這就必須對(duì)通常的自行車的車身框架進(jìn)行較大的改動(dòng)。另一個(gè)問題是，為了將扭矩桿的扭轉(zhuǎn)變形轉(zhuǎn)化為直接的線性運(yùn)動(dòng)，需要設(shè)置凸輪或任何其他相應(yīng)的零件；或者，需要增加從該扭轉(zhuǎn)桿的兩端的每一端，直接檢測(cè)由扭轉(zhuǎn)引起的回轉(zhuǎn)角度的系統(tǒng)。這些都可能產(chǎn)生問題，從而使機(jī)構(gòu)變得更復(fù)雜。
因此，為了減輕扭矩檢測(cè)系統(tǒng)的重量并使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提出了一種技術(shù)，該技術(shù)是通過設(shè)置將回轉(zhuǎn)相位差轉(zhuǎn)換為曲柄的軸向位移量的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，來檢測(cè)曲柄的軸向位移作為腳踏扭矩。該回轉(zhuǎn)相位差是在驅(qū)動(dòng)零件與被驅(qū)動(dòng)零件之間產(chǎn)生的；從曲柄軸來的腳踏力直接作用在驅(qū)動(dòng)零件上，而該驅(qū)動(dòng)零件與被驅(qū)動(dòng)零件連接，將腳踏扭矩傳遞給車輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。
例如，日本專利公開公報(bào)H8-230756號(hào)公布了一種檢測(cè)圓盤相對(duì)于框架的距離變化作為與腳踏扭矩相應(yīng)的物理量的方法。該距離變化是由螺旋彈簧在曲柄的軸向方向的伸長(zhǎng)產(chǎn)生的，該伸長(zhǎng)因?yàn)槭艿侥_踏扭矩的作用在該螺旋彈簧兩端之間造成回轉(zhuǎn)相位差引起。在這個(gè)系統(tǒng)中，用于將從曲柄軸接收的對(duì)腳踏板的輸入傳遞給另一個(gè)機(jī)構(gòu)的圓盤(例如鏈輪等)，支承在框架上；可以在該圓盤與曲柄軸同軸的狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)和在軸向方向移動(dòng)。該螺旋彈簧的一端固定在曲柄軸上；而其另一端則固定在圓盤上，曲柄軸向內(nèi)插入。
另外，日本專利公開公報(bào)H10-76987號(hào)公布了一種扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括直接與驅(qū)動(dòng)軸連接的驅(qū)動(dòng)圓盤；直接與鏈輪連接的從動(dòng)圓盤板；兩片放在驅(qū)動(dòng)圓盤和從動(dòng)圓盤板之間的U形彈簧板；放置在彼此滑動(dòng)接合的驅(qū)動(dòng)圓盤和從動(dòng)圓盤板之間的外圓周的連接處上，將驅(qū)動(dòng)圓盤與從動(dòng)圓盤板之間的回轉(zhuǎn)相位差轉(zhuǎn)換為軸向位移的凸輪部分；包圍著該驅(qū)動(dòng)圓盤，并與驅(qū)動(dòng)圓盤一起作軸向方向沿滑動(dòng)的滑動(dòng)蓋；在其一個(gè)觸點(diǎn)與該滑動(dòng)蓋嚙合的狀態(tài)下，檢測(cè)在軸向方向的位移的電位計(jì)；和使該滑動(dòng)蓋在軸向方向向著被驅(qū)動(dòng)的圓盤偏移的螺旋彈簧。
日本專利公開公報(bào)H8-230756號(hào)中所述的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以達(dá)到使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的目的；但因?yàn)樵撀菪龔椈捎膳c曲柄軸同軸的框架支承，根據(jù)腳踏扭矩大小不同，螺旋彈簧直徑會(huì)擴(kuò)張或收縮，造成該彈簧在軸向方向伸長(zhǎng)或收縮，從而使整個(gè)曲柄軸在軸向方向加長(zhǎng)；因此，不能很好地解決節(jié)約扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占空間的問題。另外，因?yàn)樵撀菪龔椈蓜偠群蛷椥阅Ａ看笠猿惺苣_踏力，因此，加入重量重和尺寸大的螺旋彈簧，會(huì)給扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的重量輕的結(jié)構(gòu)帶來問題。此外，由于腳踏時(shí)保持有阻力，因此這種自行車還有腳踏時(shí)有阻力感覺的問題。
另外，對(duì)于如日本專利公開公報(bào)H10-76987號(hào)所述的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，設(shè)有凸輪部分，并增加了可根據(jù)回轉(zhuǎn)相位差在軸向方向滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)圓盤和從動(dòng)圓盤板。然而，這種結(jié)構(gòu)與以上所述的先前方法一樣，不能節(jié)約大量的空間或使扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重量減輕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述的情況而提出的，其目的是要提供一種可以使用只需稍微改動(dòng)的通常的車身框架，并可使扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，還可以節(jié)約空間的助力自行車。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種助力自行車，根據(jù)作用在驅(qū)動(dòng)軸上的腳踏力加入輔助力，包括將所述驅(qū)動(dòng)軸與鏈輪連接的單向離合器系統(tǒng)，它用于基本上只將所述驅(qū)動(dòng)軸的單向轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給所述鏈輪；檢測(cè)系統(tǒng)，用于根據(jù)所述腳踏力，檢測(cè)隨著所述單向離合器的變形而變化的物理量；和控制系統(tǒng)，用于根據(jù)至少利用所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的物理量控制所述輔助力。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)加腳踏力使驅(qū)動(dòng)軸在一個(gè)方向(與自行車騎行前進(jìn)方向相對(duì)應(yīng))轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，腳踏扭矩通過單向離合器系統(tǒng)傳遞給鏈輪。鏈條的拉力作為負(fù)載作用在鏈輪上，并且由該負(fù)載和腳踏扭矩之間的相互作用產(chǎn)生的應(yīng)力使單向離合器系統(tǒng)變形；和/或該變形使結(jié)構(gòu)零件沿著變形方向，或在變形方向上產(chǎn)生位移。這個(gè)變形可以根據(jù)腳踏力確定。換句話說，當(dāng)腳踏力較大時(shí)，變形程度較大。相反，當(dāng)腳踏力較小時(shí)，變形程度也較小。引起變形的應(yīng)力，與對(duì)抗該應(yīng)力的對(duì)抗力保持平衡。最好，使變形回復(fù)其原來形狀的彈性，作為與上述引起變形的應(yīng)力相對(duì)抗的力作用在單向離合器上。例如，可以設(shè)置一個(gè)彈性件，讓其彈性來對(duì)抗單向離合器系統(tǒng)的變形。還可以使單向離合器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)零件具有至少部分彈性。
單向離合器系統(tǒng)的變形可以包括，例如作為單向離合器系統(tǒng)的剛性件的結(jié)構(gòu)零件之間的相對(duì)位置的變化(包括轉(zhuǎn)動(dòng))，和單向離合器系統(tǒng)的全部或部分結(jié)構(gòu)零件的彈性變形為了最有效地根據(jù)腳踏力產(chǎn)生變形，希望單向離合器變形，在沿著驅(qū)動(dòng)軸的軸向方向上，伸長(zhǎng)或收縮至與腳踏力相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。
檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)隨著單向離合器系統(tǒng)根據(jù)腳踏力產(chǎn)生的變形而變化的物理量。該物理量可以包括(例如)單向離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)零件的物理量；和與該單向離合器系統(tǒng)相關(guān)的另一個(gè)零件的物理量。例如，該物理量可以包括構(gòu)成單向離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的至少一部分的相對(duì)于車身框架的位置變形或應(yīng)力；單向離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)零件之間的相對(duì)位置關(guān)系(包括間隙，零件之間的角度等)；單向離合器系統(tǒng)中，相對(duì)于變形方向的壓力變化；和單向離合器系統(tǒng)中，放在相對(duì)于變形方向上的零件(例如，彈性件)因應(yīng)力引起的變形?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)檢測(cè)的物理量形成一個(gè)腳踏力，因?yàn)槲锢砹康淖兓筛鶕?jù)腳踏力確定，從而可使控制系統(tǒng)控制輔助力。
根據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)隨著自行車所需要的，單向離合器系統(tǒng)根據(jù)腳踏力產(chǎn)生的變形的變化而改變的物理量，來控制輔助力。因此，根據(jù)本發(fā)明的助力自行車，不需要增加在通常的自行車中不用的單獨(dú)零件(例如用于檢測(cè)扭矩的大尺寸的螺旋彈簧或圓盤)，就可達(dá)到所希望的目的。另外，根據(jù)本發(fā)明的助力自行車，最好設(shè)置一個(gè)可抵抗單向離合器系統(tǒng)變形的彈性件；并且，該彈性件不需要很大，因?yàn)樗恢苯映惺芤鹱冃蔚膽?yīng)力，而只通過單向離合器系統(tǒng)，承受在變形方向的力。另外，該單向離合器系統(tǒng)的變形量較小，因此，一般為扁平結(jié)構(gòu)且高度比寬度小的彈性件，可以放置成使其高度方向與單向離合器系統(tǒng)的變形方向在一直線上。這樣可以節(jié)省大量的空間。這種一般為扁平的彈性件例如可包括盤形彈簧。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該單向離合器系統(tǒng)可以包括棘輪裝置，該裝置可以變形，可以在驅(qū)動(dòng)軸的軸向方向上伸長(zhǎng)或收縮至與腳踏力相符合的長(zhǎng)度。所述棘輪裝置包括帶有形成在第一嚙合表面上的多個(gè)棘齒的齒部分；和帶有形成在第二嚙合表面上的多個(gè)棘輪塊的塊部分；其中，在與所述軸向方向基本上垂直的方向上，所述第一嚙合表面和所述第二嚙合表面彼此相向；其中，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸作所述基本上為單向的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述棘輪塊與所述棘齒嚙合，使所述塊部分與所述齒部分之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)停止；而當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸作與所述基本上為單向的轉(zhuǎn)動(dòng)相反的反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述棘輪塊與所述棘齒脫開，使上述相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)。所述齒部分和所述塊部分中的任何一個(gè)通過防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)防止相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但允許在所述軸向方向上滑動(dòng)；而所述齒部分和所述塊部分中的另一個(gè)與所述鏈輪連接。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可在軸向方向滑動(dòng)地安裝的所述齒部分和所述塊部分中的任何一個(gè)受到支承，可使彈性單元靠緊在與嚙合表面相對(duì)的后表面上。所述檢測(cè)系統(tǒng)為檢測(cè)所述彈性單元因應(yīng)力引起的變形的變形檢測(cè)傳感器。最好是使用一個(gè)盤形彈簧作為彈性件，以節(jié)省空間；和使用多個(gè)放置在該盤形彈簧表面上的應(yīng)變儀，作為變形檢測(cè)傳感器。在這個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的效果還可以進(jìn)一步改善；因?yàn)樽鳛樽钪匾慕Y(jié)構(gòu)部分，該單向離合器系統(tǒng)可用作扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)；而將一個(gè)背面加載部件與一個(gè)負(fù)載檢測(cè)傳感器作成一個(gè)整體的盤形彈簧，可用作彈性件和檢測(cè)腳踏扭矩裝置的一部分。因此，根據(jù)本發(fā)明的助力自行車只需對(duì)通常的自行車的車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行少量改動(dòng)；重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且使用時(shí)安靜。
本發(fā)明的其他實(shí)施例和效果，在下面結(jié)合附圖進(jìn)行的說明中將會(huì)了解。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的助力自行車的簡(jiǎn)圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的助力自行車的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的圖；圖3為表示用于根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的助力自行車中的鏈輪和棘輪裝置互相嚙合的狀態(tài)的正視圖和側(cè)視圖；圖4為表示鏈輪和棘齒部分的分解狀態(tài)的示意性透視圖；圖5為表示為了說明棘齒部分軸向位移的鏈輪與棘輪裝置嚙合狀態(tài)的示意性透視圖；圖6為表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的助力自行車的鏈輪和鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置的正視圖；圖7為表示鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置的正視圖和側(cè)視圖；圖8為表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的視圖，其中(a)為表示第二實(shí)施例的鏈輪的正視圖；(b)為表示根據(jù)第二實(shí)施例的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D；圖9為表示根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D；圖10為表示構(gòu)成圖9所示的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的棘輪裝置的分解透視圖；圖11為表示棘輪裝置的齒與塊之間的嚙合狀態(tài)的圖；圖12為表示防止棘輪裝置的塊部分相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的防止轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)例子的視圖；其中，(a)為表示一個(gè)滾珠花鍵軸的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的平面圖；(b)為表示花鍵軸的鍵的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的平面圖；和(c)為表示一個(gè)鍵槽的簡(jiǎn)略結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將結(jié)合附圖，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例的助力自行車進(jìn)行說明。下述的助力自行車是作為可利用電機(jī)提供輔助扭矩的助力自行車的一個(gè)例子來說明的。
第一實(shí)施例圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的助力自行車1的簡(jiǎn)圖。如圖1所示，助力自行車1的主要骨架結(jié)構(gòu)包括由金屬管制成的車身框架3；和包括如普通自行車那樣，用通常的方式安裝在車身框架3上的前輪20、操縱前輪的手把16、后輪22和車座18等的各種零件。
在該車身框架3的中心下部，驅(qū)動(dòng)軸4安裝在車身框架3上而可以轉(zhuǎn)動(dòng)，腳踏板8L和8R通過曲柄軸6L和6R分別安裝在驅(qū)動(dòng)軸4的左端和右端部分上。如以后將要更詳細(xì)地說明那樣，作為被驅(qū)動(dòng)件的鏈輪2，通過棘輪裝置，同軸地安裝在作為驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)軸4上。該棘輪裝置只將自行車1向前運(yùn)動(dòng)的單方向(方向R)的回轉(zhuǎn)扭矩從驅(qū)動(dòng)件傳遞給被驅(qū)動(dòng)件。
另外，在后輪22的中心部分，設(shè)置將腳踏的力傳遞給后輪22的后輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)系統(tǒng)10。在鏈輪2和后輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)的自由輪(沒有示出)之間卷繞著環(huán)形鏈條12。
由腳踏板8提供的在前進(jìn)方向上的腳踏力，通過曲柄桿6轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸4，并且，作為圖中所示的R方向上的腳踏扭矩，轉(zhuǎn)動(dòng)力作用在鏈輪2上，使鏈輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條12，鏈輪將腳踏扭矩傳遞給后輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)系統(tǒng)10，結(jié)果，后輪22轉(zhuǎn)動(dòng)，自行車1向前行進(jìn)。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D2～5來說明根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
首先參見圖3，圖中表示鏈輪2和與它連接的棘輪裝置39的正視圖；和沿著正視圖中的S-S′線所取的鏈輪2和棘輪裝置39的截面?zhèn)纫晥D。如正視圖所示，鏈輪2包括剛性體部分38，帶有許多齒24和相鄰的齒24之間的凹下部分25；鏈條12，卷繞在該剛性體部分38的外圓周上。在剛性體部分38的中心部分上設(shè)有孔41；驅(qū)動(dòng)軸4可以穿過該孔并插入其中。另外，在該孔41的圓周周圍設(shè)有圓柱形擋塊46。
棘輪裝置39包括三塊棘輪塊40和一個(gè)棘齒部分43。該三塊棘輪塊40中的每一塊，都固定在鏈輪2的剛性體部分38上，它們相隔的角度相等，與鏈輪中心的距離也相等(圖中鏈輪中心與驅(qū)動(dòng)軸線5一致)。棘齒部分43設(shè)置在鏈輪2的一個(gè)表面上，可以與上述棘輪塊40嚙合。
圖3的截面?zhèn)纫晥D表示鏈輪2和棘輪裝置39安裝在驅(qū)動(dòng)軸4上的狀態(tài)。從圖中可看出，驅(qū)動(dòng)中心軸42繞驅(qū)動(dòng)軸4以固定方式同心地設(shè)置，因此不能圍繞驅(qū)動(dòng)軸4運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)中心軸42的外圓周上，帶有座45，其圓柱形的軸表面基本上與驅(qū)動(dòng)軸線5平行。該座45使鏈輪2和棘齒部分43處在嚙合狀態(tài)。鏈輪2設(shè)置成在該座45內(nèi)，在棘輪裝置的離合器不工作的方向上，鏈輪2可以獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)中心軸42而單獨(dú)地轉(zhuǎn)動(dòng)；而該棘齒部分43則用以后所說明的方式與驅(qū)動(dòng)中心軸42固定。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D4和圖5來說明鏈輪2與棘齒部分43的嚙合狀態(tài)，以及離合器的作用。
圖4為鏈輪2和棘齒部分43的分解狀態(tài)的示意性透視圖。如圖4所示，每一個(gè)棘輪塊40都作成帶有金屬制細(xì)長(zhǎng)、扁平和彈性彎曲的平板的一種擋板形零件；并且該棘輪塊40的后部40b利用焊接或任何其他合適的方法，固定在鏈輪2的剛性體部分38上，使該擋板形零件的端部40a相對(duì)于上述鏈輪的剛性體部分38傾斜一個(gè)預(yù)先確定的角度。
棘齒部分43具有帶平表面的圓盤部分60。在該圓盤部分60面向鏈輪表面一側(cè)的平表面上，在整個(gè)外圓周上作出許多可以與上述棘輪塊40嚙合的齒44。每一個(gè)齒44具有逐漸傾斜的表面44a和陡的傾斜表面44b。另外，在該圓盤部分60的中心部分具有圓柱形的中心軸54；該軸從該圓盤部分60的平表面的兩側(cè)軸向延伸，并向外突出出來。該中心軸54帶有通孔57，可以容納放在上述驅(qū)動(dòng)軸4周圍的驅(qū)動(dòng)中心軸42。在該中心軸54內(nèi)，在上述圓盤部分60的面向鏈輪表面的相對(duì)側(cè)上，平板形式的隔板部分52與軸內(nèi)壁面連接并固定在一起；在直徑方向跨接在通孔57上。另外，螺旋彈簧50插入中心軸54中，彈簧50的一端與該隔板部分52靠緊，另一端固定在驅(qū)動(dòng)軸上(圖中沒有示出)。
在鏈輪2與上述棘齒部分43嚙合的狀態(tài)下，上述棘輪塊40的末端部分40a進(jìn)入由齒44的相鄰傾斜表面44a和44b形成的凹下部分中；并且，該末端部分的最頂部以與上述陡的傾斜表面44b相反的狀態(tài)，靠緊該凹下部分，如圖5所示那樣。中心軸54的孔57中安放著驅(qū)動(dòng)中心軸42。在這種情況下，雖然圖中沒有示出，隔板部分52插入沿該驅(qū)動(dòng)中心軸42的軸向方向，穿過其軸部分作出的一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的槽58中。這個(gè)結(jié)構(gòu)可使棘齒部分43與由腳踏扭矩帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸4一起轉(zhuǎn)動(dòng)；但不會(huì)相對(duì)于該驅(qū)動(dòng)中心軸42轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)楦舭宀糠?2的軸向長(zhǎng)度比槽58的長(zhǎng)度短；因此，該隔板部分52可以沿著槽58在軸向方向滑動(dòng)。這時(shí)，因?yàn)樯鲜黾X部分43被上述螺旋彈簧50壓向鏈輪2的方向，該隔板部分52在上述棘輪塊40的最頂端部分嚙合的高度上，與該棘齒部分43嚙合。
如圖5的下部分所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)中心軸42在與自行車1向前運(yùn)動(dòng)的方向相對(duì)應(yīng)的R方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)樵摷唹K40的最頂端部分靠緊上述棘齒44的陡傾斜表面44b，使該最頂端部分不能沿著上述傾斜表面滑動(dòng)，因此，該棘齒部分43和鏈輪2與驅(qū)動(dòng)中心軸42一起在R方向轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，當(dāng)驅(qū)動(dòng)中心軸42在與R方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)樵摷唹K40的末端部分40a的后表面與齒44的逐漸傾斜表面44a靠緊，因此，該棘輪塊40的最頂端部分不能與該傾斜表面嚙合，并沿著該傾斜表面滑動(dòng)；這樣，驅(qū)動(dòng)中心軸42的轉(zhuǎn)動(dòng)，不會(huì)傳給鏈輪2。這就是棘輪裝置39的單向離合器機(jī)構(gòu)的原理。
又如圖5的下部分所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)中心軸42在R方向的轉(zhuǎn)動(dòng)通過上述棘齒部分43傳給鏈輪2時(shí)，彈性棘輪塊40對(duì)由齒44的陡的傾斜表面44b所加的回轉(zhuǎn)力的阻力增大。因此，棘齒部分43在軸向方向上偏離正常的軸向位置(圖2和圖3所示的位置48a)，離開鏈輪2產(chǎn)生位移，以抗衡螺旋彈簧50的偏壓力；并停止在腳踏力引起的回轉(zhuǎn)力與棘輪塊40的彈性平衡的位置(圖2和圖3所示的位置48b)。當(dāng)腳踏扭矩減小時(shí)，由上述陡的傾斜表面44b所加的回轉(zhuǎn)力變小，因此，在棘輪塊彈性作用下，棘輪塊40被強(qiáng)制返回至原來位置；同時(shí)，被螺旋彈簧50向下偏壓的棘齒部分43在軸向方向產(chǎn)生位移，接近鏈輪2。因此，棘齒部分43的軸向位移量ΔL(圖3)反映腳踏扭矩的大小。
如圖2所示，為了檢測(cè)棘齒部分43的軸向位移量，可將位置傳感器34安裝在自行車車身框架上，以檢測(cè)從一個(gè)預(yù)先確定的位置至棘齒部分43的圓盤部分60的軸向距離。該位置傳感器34，例如可由下列元件來實(shí)現(xiàn)由磁性材料(例如，鐵氧體等)制成的安裝成可根據(jù)圓盤部分60的軸向位移而軸向運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)件；一個(gè)放置在該檢測(cè)件附近的線圈；和一個(gè)可以用電氣方法檢測(cè)該線圈的電感變化作為阻抗變化的檢測(cè)電路。在這種結(jié)構(gòu)的情況下，雖然根據(jù)棘齒部分43的軸向位移量大小，該檢測(cè)件可以更接近或離開該線圈；然而，該線圈的電感可以隨著該檢測(cè)件與線圈之間的距離變化而改變；這樣，可以根據(jù)該檢測(cè)電路檢測(cè)的電感變化，來計(jì)算距離棘齒部分43的軸向距離L1。應(yīng)當(dāng)理解，只要能檢測(cè)出距離棘齒部分43的軸向距離或該齒部分43的軸向位移量ΔL，也可以使用不是上述形式的某種選定形式的傳感器，一些傳感器也可放置在棘輪裝置39內(nèi)。
位置傳感器34的輸出端與接收從傳感器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)的控制器14連接?？刂破?4可由微型計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)，它具有根據(jù)接收到的檢測(cè)信號(hào)計(jì)算腳踏的扭矩值與上述軸向距離的關(guān)系的運(yùn)算函數(shù)。
下面，將說明根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的助力系統(tǒng)。如圖2所示，該助力系統(tǒng)可包括直接與鏈輪2嚙合的鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11；由電池驅(qū)動(dòng)(沒有示出)轉(zhuǎn)動(dòng)并通過回轉(zhuǎn)軸37a傳送輔助扭矩的電機(jī)37；降低電機(jī)37在回轉(zhuǎn)軸37a上的轉(zhuǎn)速，并將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒輪軸35a傳遞給鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11的減速齒輪機(jī)構(gòu)35；和根據(jù)腳踏扭矩的計(jì)算值控制電機(jī)37的控制器14。
減速齒輪機(jī)構(gòu)35例如可以包括多個(gè)齒輪等的組合。在由齒輪等組成的輔助扭矩傳動(dòng)通道的中間部分，可以設(shè)置只在一個(gè)方向傳遞動(dòng)力的所謂單向離合器(沒有示出)。該單向離合器可將輔助扭矩從電機(jī)37傳遞至鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11；但不能反向傳遞，即不能在從鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置至減速齒輪機(jī)構(gòu)35的方向上傳遞動(dòng)力。這種結(jié)構(gòu)可以保證自行車運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)、平穩(wěn)和輕巧，不會(huì)在沒有騎行時(shí)將電機(jī)37的負(fù)載傳遞給鏈輪2。
圖6表示鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11與鏈輪2嚙合狀態(tài)的正視圖(圖中省略了曲柄桿)。如圖6所示，卷繞在鏈輪2上的鏈條12包括銷子鏈節(jié)與滾子鏈節(jié)交替綜合的結(jié)構(gòu)，其中，兩個(gè)銷子加力壓入蠶繭式的兩個(gè)環(huán)狀平板中，而滾子鏈節(jié)的兩個(gè)套管，加力壓入兩個(gè)環(huán)狀平板中，并且滾子插入套管的外圓周中而可以轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于構(gòu)成鏈條12的銷子鏈節(jié)和滾子鏈節(jié)的每一個(gè)滾子，要使?jié)L子之間的間距和滾子直徑限定為可與鏈輪2的每一個(gè)齒嚙合。
又如圖6和圖7所示，鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11與鏈輪2的嚙合方式，基本上與鏈條12的嚙合方式相同。鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11可以包括兩個(gè)平行放置的滾子板17a和17b；多個(gè)圓柱形套管15(滾子軸)，每一個(gè)套管基本上垂直地壓入上述滾子板中，沿著板圓周區(qū)域的間距等于鏈條12的滾子間距，圓柱形套管將上述滾子板彼此連接起來。另外，鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11還包括多個(gè)(在圖示例子中為6個(gè))圓柱形滾子21，每一個(gè)滾子都可轉(zhuǎn)動(dòng)地插入每一個(gè)套管上，將每一個(gè)套管的外圓周覆蓋起來。每一個(gè)滾子板17a和17b的中心部分都有一個(gè)安裝孔19；驅(qū)動(dòng)部件13可以安裝在該孔上。鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11在相鄰的兩個(gè)滾子21之間的外圓周部分上，形成向內(nèi)凹入的凹入部分33。
又如圖6所示，鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11的兩個(gè)相鄰的滾子21與鏈輪2的凹入部分25嚙合；而鏈輪2的一個(gè)齒24進(jìn)入滾子之間的間隙中。鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11的凹入部分33，最好作成使鏈輪2的齒容易與滾子21嚙合。例如，最好使凹入部分33的形狀，基本上與蠶繭形狀的鏈條12的鏈節(jié)平板的窄的中心部分的形狀相同。
現(xiàn)在，參照附圖來說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的動(dòng)作。
當(dāng)騎車人向下蹬腳踏板8R和8L使驅(qū)動(dòng)軸4在R方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，借助隔板部分52不轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在驅(qū)動(dòng)軸4上的棘齒部分43，可與驅(qū)動(dòng)軸4一起轉(zhuǎn)動(dòng)；并通過與棘齒部分43的齒44嚙合的棘輪塊40，將腳踏扭矩加在鏈輪2上。這樣，鏈條12的拉力作用在上面的鏈輪2成為負(fù)載。這時(shí)，彈性棘輪塊40上升以克服上述棘齒部分的陡的斜面44b所施加的回轉(zhuǎn)力；該棘齒部分43產(chǎn)生軸向位移，與鏈輪2從其普通的軸向位置(圖3中的位置48a)分開，同時(shí)抵抗螺旋彈簧的偏壓力；并停止在由腳踏力產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力與棘輪塊40的彈性平衡的位置上(圖3中的位置48b)。
現(xiàn)參見圖2，位置傳感器34總是檢測(cè)從其固定位置至棘齒部分43的圓盤部分60的軸向距離；并將檢測(cè)信號(hào)(與位置48b相對(duì)應(yīng))傳遞給控制器14。然后，控制器14從預(yù)先存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中的腳踏扭矩沒有起作用時(shí)的棘齒部分43的位置48a，與由所接收到的檢測(cè)信號(hào)所代表的位置48b之間的差，確定軸向位移量ΔL。當(dāng)腳踏扭矩增大時(shí)，軸向位移量ΔL增大；控制器14可以從以上二元素的關(guān)系，計(jì)算腳踏扭矩的值。這點(diǎn)(例如)可通過用實(shí)驗(yàn)確定軸向位移量ΔL與腳踏扭矩的關(guān)系；并將代表這種關(guān)系的一張參考表存儲(chǔ)在控制器14的內(nèi)部存儲(chǔ)器中來實(shí)現(xiàn)。
然后，控制器14至少是根據(jù)計(jì)算的腳踏扭矩T確定要施加的輔助扭矩Te。接著，控制器14借助該輔助扭矩計(jì)算指示電機(jī)37的控制信號(hào)，以便用電氣方法驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)該電機(jī)。以后，控制器14輸出該控制信號(hào)。還可以在自行車上安裝一個(gè)自行車速度傳感器；并根據(jù)腳踏扭矩T和自行車的速度，計(jì)算輔助扭矩Te。
例如，在最簡(jiǎn)單的助力控制情況下，當(dāng)計(jì)算的腳踏扭矩T達(dá)到預(yù)先確定的值或更高時(shí)，產(chǎn)生電機(jī)控制信號(hào)，指令電機(jī)37啟動(dòng)，并產(chǎn)生輔助扭矩，以保持對(duì)于腳踏扭矩的預(yù)先確定的比值。在其他情況下，控制器14產(chǎn)生一個(gè)電機(jī)控制信號(hào)，指令電機(jī)37斷開。在這種情況下，只有當(dāng)上述軸向位移量ΔL達(dá)到預(yù)先確定的值或更高時(shí)，才可以直接利用該值ΔL啟動(dòng)電機(jī)37。
當(dāng)電機(jī)37啟動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)力通過減速齒輪機(jī)構(gòu)35傳給鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11，并且，鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11在圖6所示的K方向上，圍繞著中心驅(qū)動(dòng)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，鏈輪裝置11的每一個(gè)滾子21一個(gè)接一個(gè)地與鏈輪2的凹入部分25嚙合；同時(shí)，鏈輪2產(chǎn)生沿著R方向的圍繞著驅(qū)動(dòng)軸4的中心軸線5的驅(qū)動(dòng)扭矩。如上所述，在這個(gè)實(shí)施例中，由電機(jī)37產(chǎn)生的輔助扭矩，通過鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11，傳遞至形成剛度很高的齒24的鏈輪2的區(qū)域；因此，可增大腳踏力而不會(huì)使鏈輪2彎曲和偏離回轉(zhuǎn)中心。這樣，在腳踏扭矩達(dá)到預(yù)先確定的值或更高的條件下，可以加入輔助扭矩，從而容易蹬動(dòng)自行車。
在上述實(shí)施例中，可以根據(jù)通常的自行車也需要設(shè)置的棘輪裝置的軸向位移量計(jì)算扭矩；而不需要在這種通常的自行車上增加剛性、體積和重量都很大的、包括彈性件或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)在內(nèi)的單獨(dú)的零件和系統(tǒng)。因此，可以大大減小扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占的空間和該機(jī)構(gòu)的重量。這也可使扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單。
另外，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，由電機(jī)37產(chǎn)生的輔助扭矩通過鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11傳至直徑較大的鏈輪2的外圓周部分上，使這種結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即與由驅(qū)動(dòng)軸4加入輔助扭矩的結(jié)構(gòu)比較，降速比較大。這可使扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)尺寸較小和較輕，機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單。
另外，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，助力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，包括與棘輪裝置作成一個(gè)整體的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的彈性變形部分，并設(shè)置鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11與驅(qū)動(dòng)部件13；不需要對(duì)通常的自行車的車身框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行大的改動(dòng)或改變。因此，這個(gè)實(shí)施例的助力自行車可以作得較小、較輕，并降低制造成本。
第二實(shí)施例圖8(a)和8(b)表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。在這個(gè)實(shí)施例中，除了扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)以外的其他零件與第一實(shí)施例的相應(yīng)零件相同，因此用相同的標(biāo)號(hào)表示這種結(jié)構(gòu)相同的零件；并且為了簡(jiǎn)單起見，省略了相同的詳細(xì)說明。
如圖8(a)和8(b)所示，第二實(shí)施例的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)帶有鏈輪70，在其中心部分具有圓柱形的容納部分82。該圓柱形容納部分82的形狀，作成向著鏈輪70的一個(gè)平面?zhèn)韧怀龀鰜恚阪溳喌牧硪粋€(gè)平面?zhèn)劝既胂氯サ膱A柱形形狀。鏈輪70可以設(shè)置成使該圓柱形容納部分82的凹部向著腳踏板一側(cè)，并且其凹部中容納只能在從驅(qū)動(dòng)側(cè)部分向被驅(qū)動(dòng)剖分的一個(gè)方向上傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的單向離合器72。單向離合器72的被驅(qū)動(dòng)側(cè)部分，在驅(qū)動(dòng)軸4與圓柱形容納部分82凹部的接合部與驅(qū)動(dòng)軸4固定和連接，從而只將在R方向的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給鏈輪70。為了減輕鏈輪的重量，該鏈輪70圍繞著該圓柱形容納部分82作有許多孔84(見圖8(a))。
作為單向離合器72，可以選擇這樣一種形式的離合器當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸4在R方向轉(zhuǎn)動(dòng)并將轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給鏈輪70時(shí)，該離合器可將單向離合器72的被驅(qū)動(dòng)側(cè)部分，向著鏈輪一側(cè)，沿著軸向方向，移動(dòng)一個(gè)與腳踏扭矩大小相適應(yīng)的位移量。作為一個(gè)例子，可以使用如在本發(fā)明的第一實(shí)施例中所用的一種棘輪裝置式的單向離合器。
在鏈輪70的相對(duì)一側(cè)的內(nèi)表面上，在該圓柱形容納部分82的突出部周圍放置著軸承74，用于從周圍支承該圓柱形容納部分82。最好，該軸承74可承受軸向和徑向負(fù)載。另外，最好設(shè)置一個(gè)截錐形式的彈性和金屬的盤形彈簧76以固定軸承74，該彈簧包圍該軸承74的外圈。另外，該盤形彈簧76可通過剛性支承件18固定在自行車車身上。換句話說，鏈輪70被彈性地固定在自行車車身上，可以在與單向離合器72相對(duì)的一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。從圖8(b)可以看出，在軸向位置中有一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中，當(dāng)單向離合器72和盤形彈簧76的軸向?qū)挾韧队霸隍?qū)動(dòng)軸4的中心軸線上時(shí)，單向離合器72的軸向?qū)挾葓D像與盤形彈簧76的軸向度寬圖像重疊。
另外，盤形彈簧76帶有用于根據(jù)所受的應(yīng)力檢測(cè)盤形彈簧變形的應(yīng)變儀80，并且，該應(yīng)變儀80與控制器14連接(參見圖2)。應(yīng)變儀80可以由(例如)金屬薄層制成的電阻元件構(gòu)成。當(dāng)利用這種薄層金屬電阻元件制造應(yīng)變儀80時(shí)，在該盤形彈簧76的鏡面拋光表面上可以設(shè)置氧化物薄膜的絕緣層；并且，由多個(gè)元件組成的電阻件，可用噴鍍或任何其他通常的方法作成電橋形式?？刂破?4可以檢測(cè)由于加在盤形彈簧76上的應(yīng)力引起的變形所造成的電橋元件電阻的變化，然后確定應(yīng)力的大小。為了提高檢測(cè)精度，最好將該應(yīng)變儀80安裝在盤形彈簧76最可能受到應(yīng)力引起的變形的位置上，使應(yīng)力引起的變形造成電阻值的變化盡可能的大。
作為應(yīng)變儀80的替代品，可以使用(例如)通過加在盤形彈簧76上的壓力來檢測(cè)電阻變化的壓電式電阻元件，或使用檢測(cè)盤形彈簧76的表面的位移量的位置傳感器。
現(xiàn)在，更詳細(xì)地來說明本發(fā)明的第二實(shí)施例的動(dòng)作。
當(dāng)騎車人蹬下腳踏板8R和8L使驅(qū)動(dòng)軸4在R方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)力通過單向離合器72的驅(qū)動(dòng)側(cè)部分傳至鏈輪70。這時(shí)，單向離合器72的被驅(qū)動(dòng)側(cè)部分具有沿著軸向方向向著鏈輪一側(cè)移動(dòng)與腳踏扭矩相對(duì)應(yīng)的位移量的趨勢(shì)，使得壓在內(nèi)側(cè)的力沿著軸向方向作用在鏈輪70上。這個(gè)壓向內(nèi)側(cè)的力通過軸承74作用在固定鏈輪70的盤形彈簧76上，造成該盤形彈簧76因應(yīng)力而產(chǎn)生變形。這個(gè)應(yīng)力引起的變形，反映了單向離合器72造成的鏈輪70的軸向位移量，即反映了腳踏扭矩的大小。
應(yīng)變儀80的電阻值，隨著盤形彈簧76因應(yīng)力引起的變形而變化。電阻值的變化用控制器14檢測(cè)，該控制器又將以參考表形式表示的應(yīng)變儀80的電阻值與腳踏扭矩的關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)在控制器的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，然后通過將應(yīng)變儀80的檢測(cè)的電阻值，與該參考表對(duì)照，來確定腳踏扭矩T?？刂破?4再利用與上述本發(fā)明的第一實(shí)施例相同的方法，控制電機(jī)37；通過根據(jù)腳踏扭矩T計(jì)算的輔助扭矩Te驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)37；并且，輔助扭矩通過鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置11直接傳給鏈輪70。
如上所述，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，也可以根據(jù)由在通常的自行車上也需要設(shè)置的單向離合器72的壓緊力產(chǎn)生的盤形彈簧76的因應(yīng)力引起的變形，來計(jì)算扭矩；而不需要在通常的助力自行車上添加剛性、體積都很大，重量很重的單獨(dú)的彈性件和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)等。因此，本發(fā)明的第二實(shí)施你可以大大地減小扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)所占的空間和重量，并使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。
另外，第二實(shí)施例還可縮短在軸向方向的行程，因?yàn)閱蜗螂x合器72和盤形彈簧76設(shè)置在同樣的寬度范圍內(nèi)，前者是放置在鏈輪70的圓柱形容納部分82中，而后者則覆蓋該圓柱形容納部分82的外圓周。通過采用借助在盤形彈簧76的表面上形成薄形的應(yīng)變儀80，檢測(cè)與腳踏扭矩相對(duì)應(yīng)的量的方法，可以進(jìn)一步改善這個(gè)優(yōu)點(diǎn)；因此，本發(fā)明的第二實(shí)施例，在節(jié)約空間方面，比第一實(shí)施例的效果更明顯。
第三實(shí)施例現(xiàn)參照?qǐng)D9～圖11來更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。因?yàn)槌伺ぞ貦z測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)以外的其他零件，與第一和第二實(shí)施例的相應(yīng)零件相同，因此用相同的標(biāo)號(hào)來表示這些零件，并且在以后的說明中，省略這些相同零件的詳細(xì)說明。
如圖9所示，鏈輪2由驅(qū)動(dòng)軸4通過棘輪裝置支承，該棘輪裝置具有塊部分100和齒部分112，如圖10所示那樣。
該塊部分100可以包括設(shè)置在第二嚙合表面110上，沿著圓周方向的夾角相等的三個(gè)棘輪塊102。每一個(gè)棘輪塊102都可由剛性材料制成，并且可在上述第二嚙合表面110附近并基本上在該第二嚙合表面的徑向方向上，圍繞著軸樞轉(zhuǎn)。該棘輪塊102受到片狀隆起的彈簧104的偏壓；因此，當(dāng)沒有力作用在棘輪塊102上時(shí)，該塊的長(zhǎng)度方向，相對(duì)于上述塊部分的第二嚙合表面110成一個(gè)給定的角度(這里所述的長(zhǎng)度方向?yàn)閳D11中的平衡方向160)。如圖11所示，當(dāng)棘輪塊102在上升方向a或下降方向b上偏離平衡方向160時(shí)，該片狀隆起彈簧104將微小的彈性力作用在該棘輪塊102上，使它的偏離回復(fù)至平衡方向160。
在上述塊部分100的中心部分，作出容納驅(qū)動(dòng)軸4的孔106，并且，從該塊部分100的后表面101突出出來的圓柱形部分103插入該孔106中。該塊部分100的后表面101，在上述圓柱形部分103的外圓周上，作出圓形槽155(圖9)，許多鋼球152放置在該圓形槽155中。這樣，該后表面101形成可承受軸向負(fù)載的軸承和可軸向滑動(dòng)的軸承。
將上述圓柱形部分103插入中心孔127中，可使盤形彈簧124靠緊該塊部分100的后表面101。在這種情況下，盤形彈簧124在彈性地抗衡由上述塊部分100產(chǎn)生的壓力的方向上，通過鋼球152，即通過負(fù)載軸承，可滑動(dòng)地抵靠上述后表面101。在該盤形彈簧124的前表面的兩個(gè)成180°角的相對(duì)位置上可以放置應(yīng)變儀126。應(yīng)變儀126通過導(dǎo)線128與控制器14電連接。最好是，應(yīng)變儀放置在盤形彈簧124的三個(gè)或更多個(gè)位置上。這時(shí)，最好多個(gè)應(yīng)變儀放置在盤形彈簧124的前表面上的彼此回轉(zhuǎn)對(duì)稱的多個(gè)位置上。
盤形彈簧124安放在碗形的支承件130的內(nèi)面底部132中。支承件130具有穿過其中心部分、用于安放驅(qū)動(dòng)軸4的支承通孔133，且圓柱形支承部分134從支承件130的后表面突出出來。該圓柱形支承部分134的內(nèi)壁與承受軸向和徑向方向負(fù)載的軸承138嚙合(如圖9所示)。該軸承138與在驅(qū)動(dòng)軸4上形成的傾斜的擋止表面144接合。
塊部分的孔106的內(nèi)壁在四個(gè)位置上作出第一防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108，每一個(gè)都在軸向方向5上延伸?？苫瑒?dòng)地與上述孔106的內(nèi)壁靠緊的驅(qū)動(dòng)軸4在外壁的四個(gè)與上述第一防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108相對(duì)的位置上，作出第二防轉(zhuǎn)動(dòng)槽，每一個(gè)都在軸向方向5上延伸。如圖12(a)所示，第一防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108和與其相對(duì)的第二防轉(zhuǎn)動(dòng)槽140中的每一個(gè)槽，都構(gòu)成一個(gè)在軸向方向延伸的柱狀的槽。在每一個(gè)柱狀槽中放置著充滿該槽的許多鋼球150。這種結(jié)構(gòu)允許上述塊部分100以最小的摩擦阻力在軸向方向5上移動(dòng)，并且可防止相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。這種系統(tǒng)可以說是某種形式的滾珠花鍵軸。還應(yīng)指出，可以使用不同形式的滾珠花鍵軸，例如無接縫的樞軸式的滾珠花鍵軸，作為可滑動(dòng)的防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
另外，還可以使用不是這種滾珠花鍵軸的系統(tǒng)。例如，如圖12(b)所示，還可以利用一個(gè)所謂鍵式花鍵軸作為防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是這樣的驅(qū)動(dòng)軸4帶有在軸向方向延伸的突出部分140a，而上述棘輪裝置的塊部分100則帶有容納該突出部分140a的第三防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108a。在圖12(b)中，該突出部分140a可以設(shè)置在上述塊部分100的側(cè)面上，而該第三防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108a則可設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸4的側(cè)面上。另外，如圖12(c)所示，還可以使用一個(gè)所謂的鍵槽式花鍵作為防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是這樣的該塊部分100帶有在軸向方向延伸的第四防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108b；而驅(qū)動(dòng)軸4則帶有面向該第四防轉(zhuǎn)動(dòng)槽108b的、第五防轉(zhuǎn)動(dòng)槽140b。這些槽構(gòu)成一個(gè)鍵板放置在其中的方棱柱形的槽。在第三實(shí)施例中，也可以使用如在第一實(shí)施例中所用的隔板部分52。
上述棘輪裝置的齒部分112的第一嚙合表面121帶有許多與上述棘輪塊102嚙合的棘齒114。每一個(gè)棘齒114均由相對(duì)于該第一嚙合表面121的陡的斜面118和逐漸傾斜的表面116組成，這兩個(gè)斜面沿著該齒部分的圓周方向交替地和周期性地形成。
該齒部分112放置成使棘輪塊102與棘齒114嚙合，如圖11所示那樣；這樣，該第一嚙合表面121在軸向支承在驅(qū)動(dòng)軸4上，面向上述塊部分100的第二嚙合表面110。這時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸4通過套環(huán)111，穿過形成在該齒部分112的中心部分的孔120，并且，驅(qū)動(dòng)軸4的末端部分142通過墊圈122固定。如圖9所示。另外，該齒部分112與支承件130連接，可相對(duì)于鏈輪2和驅(qū)動(dòng)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)結(jié)構(gòu)可使將驅(qū)動(dòng)軸4與鏈輪2連接的棘輪裝置，只能將驅(qū)動(dòng)軸4在自行車向前行駛方向的轉(zhuǎn)動(dòng)傳給鏈輪2。
在驅(qū)動(dòng)軸4的傾斜擋止表面144和上述塊部分100的后表面101之間，最好加入偏置彈簧136。當(dāng)腳踏力小于預(yù)先確定的值時(shí)，例如，當(dāng)腳踏力接近零時(shí)，該偏置彈簧136在軸向方向偏移，使得在安裝在該后表面101上的鋼球152和盤形彈簧124之間形成間隙。
下面，將要說明本發(fā)明的第三實(shí)施例的動(dòng)作。
當(dāng)騎車人蹬下腳踏板8R和8L施加一個(gè)腳踏力和使驅(qū)動(dòng)軸4在自行車向前行駛的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至以非轉(zhuǎn)動(dòng)方式在軸向固定在驅(qū)動(dòng)軸4上的塊部分100。如圖11所示，這時(shí)，與腳踏力相對(duì)應(yīng)的力Fd從該塊部分100加在上述棘輪塊102上，使該棘輪塊的頂部末端部分靠緊該齒部分112的棘齒114的陡斜面118，以便將所產(chǎn)生的力傳遞給棘齒。當(dāng)棘齒部分112與鏈輪2連接時(shí)，棘輪塊102的頂端從陡斜面118接受驅(qū)動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生的力Fp。如果棘輪塊102從其兩個(gè)末端接受方向相反的力Fp和Fd，則會(huì)使棘輪塊在a方向抬起。當(dāng)棘輪塊120在a方向抬起時(shí)，該塊部分100在軸向方向向內(nèi)移動(dòng)并下壓放在塊部分100和支承件130之間的盤形彈簧124。另一方面，彈性力Fr作用在盤形彈簧124上，與壓在盤形彈簧124上的力抗衡。該彈性力Fr可以在短時(shí)間內(nèi)與反映使該塊部分100在軸向移動(dòng)的腳踏力的力平衡。因此，可以利用應(yīng)力引起的盤形彈簧124的變形、該塊部分100與齒部分112之間的間隙、棘輪塊102相對(duì)于第二嚙合表面110的角度、塊部分100相對(duì)于自行車車身框架的位置和在盤形彈簧124上的壓力等，作為反映腳踏力的物理量度。因此，通過檢測(cè)至少一個(gè)上述物理量度可以預(yù)報(bào)腳踏扭矩。
在該第三實(shí)施例中，盤形彈簧124的因應(yīng)力引起的變形作為物理量度的一個(gè)例子進(jìn)行檢測(cè)?？刂破?4對(duì)從放置在盤形彈簧124上的至少兩個(gè)應(yīng)變儀126發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行附加的運(yùn)算(包括一個(gè)平均化的運(yùn)算)。通過利用上述方法，對(duì)在多個(gè)位置上的應(yīng)力引起的變形量進(jìn)行平均，即使對(duì)于同樣的腳踏扭矩，也可使輸出有較大變化；并可使噪聲分量均衡；因此可以改善信/噪(S/N)比，進(jìn)一步提高扭矩預(yù)報(bào)的精度。當(dāng)應(yīng)變儀的數(shù)目增加時(shí)，這種效果更明顯。
另外，如果腳踏力比預(yù)先確定的值低，則偏置彈簧136在塊部分100的后表面101和盤形彈簧124之間形成間隙；因此，可以降低鋼球152對(duì)盤形彈簧124的沖擊頻率。這可以減小從應(yīng)變儀發(fā)出的信號(hào)的噪聲分量，以改善扭矩的檢測(cè)和助力控制的穩(wěn)定性。
應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明第三實(shí)施例中的助力控制基本上與第一和第二實(shí)施例中的助力控制相同。
第三實(shí)施例具有下述明顯的優(yōu)點(diǎn)(1)棘輪裝置和扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可以作成一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)；因此，零件數(shù)目可以減少。結(jié)果，自行車尺寸更緊湊、重量更輕，并且制造成本比通常自行車更低。
(2)除了上述的效果以外，因?yàn)樵谝獧z測(cè)腳踏扭矩的部分，使用了帶有一體形成接收加在腳踏板上的負(fù)載的元件和負(fù)載(扭矩)檢測(cè)傳感器的盤形彈簧，因此二種功能可以用一個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)，使結(jié)構(gòu)進(jìn)一步緊湊，重量進(jìn)一步減輕，制造成本進(jìn)一步降低。
(3)因?yàn)槿缫陨?1)和(2)所述，本發(fā)明的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，重量很輕，結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單；因此可以將該扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)安裝在通常的自行車上。
(4)由于以上(1)和(2)所述的理由，與通常的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)比較，可以減少作用在腳踏板上的負(fù)載傳遞損失；因此，容易實(shí)現(xiàn)助力，并且對(duì)控制的響應(yīng)也快。
(5)由于以上(1)和(2)所述的理由，與通常的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)(使用一個(gè)螺旋彈簧)比較，可以減少腳踏板的無效運(yùn)動(dòng)(直到傳感器檢測(cè)到該時(shí)間為止)；因此，腳蹬根據(jù)本發(fā)明的助力自行車的感覺，就象腳蹬通常的自行車一樣，而采用通常的扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，在蹬時(shí)有阻力的感覺。
雖然，本發(fā)明已通過每一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明的任何一個(gè)方面都不是僅限制于這些實(shí)施例；并且本發(fā)明涵蓋不偏離本發(fā)明的范圍和精神的任何改進(jìn)和改變。
例如，在本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)都是作為提供輔助扭矩的裝置的一個(gè)例子來說明的。應(yīng)當(dāng)理解，事實(shí)上，提供輔助扭矩的裝置并不僅限于電機(jī)，它可以包括任何選擇的動(dòng)力裝置，例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)等。
另外，在本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，將棘輪裝置的塊部分和齒部分中的任何一個(gè)部分安裝在鏈輪上，而將另一個(gè)部分安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的方式，是可以任何選定及相應(yīng)方式進(jìn)行改變的。例如，在第三實(shí)施例的情況下，該塊部分100可以安裝在鏈輪上，而齒部分112可以安裝在驅(qū)動(dòng)軸4上，使它們可滑動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使該齒部分112壓縮盤形彈簧124。
雖然，作為例子，在第一和第三實(shí)施例中采用了三個(gè)棘輪塊；但棘輪塊的數(shù)目也可以是兩個(gè)或四個(gè)或更多個(gè)。另外，還應(yīng)注意，作為防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的槽和突出部分的數(shù)目，如圖12(a)，(b)，(c)所示那樣，也不只是僅限于以上所述的數(shù)目。
還應(yīng)指出，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中說明過，但沒有在其他實(shí)施例中說明過的結(jié)構(gòu)零件，也以用在其他實(shí)施例中。例如，如圖12(a)，(b)和(c)所示的防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，同樣可用在第一和第二實(shí)施例中。另外，在第二實(shí)施例中所述的單向離合器系統(tǒng)，也可用于第一和第三實(shí)施例中的棘輪裝置中。另外，第二實(shí)施例中的多個(gè)應(yīng)變儀，也可按照第三實(shí)施例中的相同方式配置；并且，輸出信號(hào)也可以進(jìn)行平均化運(yùn)算。
用于抗衡棘輪裝置變形的彈性件的種類和形狀，也可以進(jìn)行選定和相應(yīng)的改進(jìn)和改變。除了盤形彈簧和螺旋彈簧以外，也可以使用由橡膠材料制成的彈性件。
在本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施例中，只要是根據(jù)棘輪裝置的變形，如第三實(shí)施例所示那樣，則需要檢測(cè)的物理量可以自由地和相應(yīng)地選擇。例如，在第一實(shí)施例中，也可以使用壓電傳感器來根據(jù)棘齒部分的軸向位移，檢測(cè)作用力引起的壓力變化。另外，還可以將應(yīng)變儀安裝在棘輪塊上，并根據(jù)棘輪塊由應(yīng)力引起的變形量，計(jì)算腳踏扭矩。在第三實(shí)施例中，還可將壓電傳感器放置在支承件的內(nèi)部底面部分上。棘輪塊的轉(zhuǎn)動(dòng)角度也可以利用一個(gè)放置在其回轉(zhuǎn)軸上的編碼器檢測(cè)。另外，還可以設(shè)置位置傳感器，來檢測(cè)該棘輪裝置的塊部分相對(duì)于其齒部分的位置。
雖然，利用應(yīng)變儀作為檢測(cè)因應(yīng)力引起的變形的裝置的一個(gè)例子，但該裝置不是僅限于應(yīng)變儀，只要能檢測(cè)與應(yīng)力引起的變形相聯(lián)系的物理量即可。
權(quán)利要求
1.一種助力自行車，根據(jù)作用在驅(qū)動(dòng)軸上的腳踏力加入輔助力，包括將所述驅(qū)動(dòng)軸與鏈輪連接的單向離合器系統(tǒng)，它用于基本上只將所述驅(qū)動(dòng)軸的單向轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給所述鏈輪；檢測(cè)系統(tǒng)，用于根據(jù)所述腳踏力，檢測(cè)隨著所述單向離合器的變形而變化的物理量；和控制系統(tǒng)，用于根據(jù)至少利用所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的物理量控制所述輔助力。
2.如權(quán)利要求1所述的助力自行車，其特征在于，所述單向離合器系統(tǒng)變形，在所述驅(qū)動(dòng)軸的軸向方向上，伸長(zhǎng)或收縮至與所述的腳踏力相應(yīng)的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求1所述的助力自行車，其特征在于，所述單向離合器系統(tǒng)彈性地動(dòng)作，使其變形回復(fù)至原來形狀。
4.如權(quán)利要求3所述的助力自行車，其特征在于，設(shè)置彈性件，以抵抗所述單向離合器系統(tǒng)的變形，并提供至少部分彈性。
5.如權(quán)利要求3所述的助力自行車，其特征在于，彈性件為大致扁平形式，其高度比其緯度方向的寬度小，并且其高度方向設(shè)置在所述單向離合器系統(tǒng)變形的方向上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)所述彈性件因應(yīng)力引起的變形，作為所述的物理量。
7.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)構(gòu)成所述單向離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)部件相對(duì)于自行車車身框架的位置，作為所述的物理量。
8.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)構(gòu)成所述單向離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)部件之間的相對(duì)位置關(guān)系，作為所述的物理量。
9.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)在所述單向離合器系統(tǒng)的變形方向上的阻力引起的壓力變化，作為所述的物理量。
10.如權(quán)利要求1所述的助力自行車，其特征在于，所述單向離合器為棘輪裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的助力自行車，其特征在于，所述棘輪裝置設(shè)置成在所述驅(qū)動(dòng)軸的軸向方向上，伸長(zhǎng)或收縮變形至與所述腳踏力相應(yīng)的長(zhǎng)度。
12.如權(quán)利要求11所述的助力自行車，其特征在于，所述棘輪裝置包括帶有形成在第一嚙合表面上的多個(gè)棘齒的齒部分；和帶有形成在第二嚙合表面上的多個(gè)棘輪塊的塊部分；其中，在與所述軸向方向基本上垂直的方向上，所述第一嚙合表面和所述第二嚙合表面彼此相向；和其中，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸作所述基本上為單向的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述棘輪塊與所述棘齒嚙合，使所述塊部分與所述齒部分之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)停止；而當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸作與所述基本上為單向的轉(zhuǎn)動(dòng)相反的反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述棘輪塊與所述棘齒脫開，使上述相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求12所述的助力自行車，其特征在于，所述多個(gè)棘齒中的每一個(gè)棘齒都包括陡的斜面和逐漸傾斜的表面，這兩個(gè)表面在所述齒部分圓周方向的所述第一嚙合表面上，交替地和周期性地設(shè)置；所述棘輪塊安裝在所述塊部分上，從而改變塊部分與所述第二嚙合表面的夾角；和當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸作所述基本上為單向的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述棘輪塊與所述陡的斜面配合；而當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)軸作反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述棘輪塊靠緊所述的逐漸傾斜的表面。
14.如權(quán)利要求12所述的助力自行車，其特征在于，所述齒部分和所述塊部分中的任何一個(gè)通過防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)防止相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但允許在所述軸向方向上滑動(dòng)；而所述齒部分和所述塊部分中的另一個(gè)與所述鏈輪連接。
15.如權(quán)利要求14所述的助力自行車，其特征在于，通過所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)可在軸向方向滑動(dòng)地安裝的所述齒部分和所述塊部分中的任何一個(gè)受到支承，可使彈性單元靠緊在與嚙合表面相對(duì)的后表面上。
16.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)為檢測(cè)所述彈性單元因應(yīng)力引起的變形的變形檢測(cè)傳感器。
17.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括位置傳感器，用于檢測(cè)可滑動(dòng)地安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上的所述齒部分或所述塊部分中的任何一個(gè)相對(duì)于車身框架的軸向位置。
18.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括位置傳感器，用于檢測(cè)所述齒部分和所述塊部分之間的間隙。
19.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括用于檢測(cè)所述棘輪塊相對(duì)于所述第二嚙合表面的變形的傳感器。
20.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括用于檢測(cè)由所述后表面加在所述彈性單元上的壓力的壓電傳感器。
21.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性單元包括盤形彈簧。
22.如權(quán)利要求21所述的助力自行車，其特征在于，所述盤形彈簧帶有多個(gè)應(yīng)變儀作為所述的檢測(cè)系統(tǒng)。
23.如權(quán)利要求22所述的助力自行車，其特征在于，所述控制系統(tǒng)，通過對(duì)從所述多個(gè)應(yīng)變儀發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行至少一次附加運(yùn)算，產(chǎn)生用于確定所述輔助力的腳踏力。
24.如權(quán)利要求22或23所述的助力自行車，其特征在于，所述多個(gè)應(yīng)變儀設(shè)置在所述盤形彈簧表面上彼此轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱的位置上。
25.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性單元螺旋彈簧。
26.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性部件由彈性橡膠制成。
27.如權(quán)利要求15～26中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，設(shè)置偏置彈性件，當(dāng)所述腳踏力小于預(yù)先確定的值時(shí)，該偏置彈性件使所述齒部分或所述塊部分中的任何一個(gè)偏移，在所述后表面和所述彈性單元之間形成間隙。
28.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性單元由安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上的支承件支承，使它可以轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向滑動(dòng)。
29.如權(quán)利要求28所述的助力自行車，其特征在于，所述支承件與所述鏈輪連接。
30.如權(quán)利要求28所述的助力自行車，其特征在于，所述支承件為空心的圓柱形件，并且在所述空心圓柱形件內(nèi)的底面上支承著所述彈性單元。
31.如權(quán)利要求28～30中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，所述支承件通過軸承安裝在所述驅(qū)動(dòng)軸上。
32.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性單元緊靠著的所述齒部分或所述塊部分中任何一個(gè)的所述后表面，帶有負(fù)載軸承或滑動(dòng)軸承。
33.如權(quán)利要求32所述的助力自行車，其特征在于，所述軸承由許多可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在所述后表面上作出的圓形槽中的鋼球組成。
34.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括滾珠花鍵軸。
35.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述軸向方向上滑動(dòng)地安裝的所述齒部分和所述塊部分中的任何一個(gè)帶有容納所述驅(qū)動(dòng)軸的孔。
36.如權(quán)利要求35所述的助力自行車，其特征在于，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括一排或多排在所述孔的內(nèi)壁上形成并在所述軸向延伸的第一槽；一排或多排在所述驅(qū)動(dòng)軸上形成、與所述第一槽相對(duì)，并在所述軸向延伸的第二槽；和放置在所述第一和第二組槽中的鋼球。
37.如權(quán)利要求35所述的助力自行車，其特征在于，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括一排或多排形成在所述孔的內(nèi)壁上并在所述軸向延伸的第一槽；一排或多排在所述驅(qū)動(dòng)軸上形成、與所述第一槽相對(duì)的、并在所述軸向延伸的第二槽；和安放在所述第一和第二槽中的平板。
38.如權(quán)利要求35所述的助力自行車，其特征在于，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括一排或多排在所述孔的內(nèi)壁上形成、并在所述軸向延伸的槽；和一排或多排在所述驅(qū)動(dòng)軸上形成而可以容納在所述槽中的突出部分。
39.如權(quán)利要求35所述的助力自行車，其特征在于，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括一排或多排在所述孔的內(nèi)壁上形成、并在所述軸向上延伸的突出部分；和一排或多排在所述驅(qū)動(dòng)軸上形成的、容納所述突出部分的槽。
40.如權(quán)利要求35所述的助力自行車，其特征在于，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括在所述孔的整個(gè)直徑上延伸并與所述孔的內(nèi)壁連接的板件；和在所述驅(qū)動(dòng)軸上形成的、在所述軸向貫穿所述驅(qū)動(dòng)軸的通槽；所述板件與所述通槽為滑動(dòng)配合。
41.如權(quán)利要求15～29中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，所述棘輪塊由剛性體構(gòu)成，設(shè)置成其長(zhǎng)度方向圍繞著與所述第二嚙合表面成給定角度的方向樞轉(zhuǎn)。
42.如權(quán)利要求15所述的助力自行車，其特征在于，所述棘輪塊由彈性件構(gòu)成。
43.如權(quán)利要求42所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)為用于檢測(cè)所述棘輪塊的因應(yīng)力引起的變形的變形檢測(cè)傳感器。
44.如權(quán)利要求42所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)為固定在自行車車身框架上用于檢測(cè)所述齒部分的軸向位移量的位置傳感器。
45.如權(quán)利要求10～14中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，設(shè)置了具有彈性的彈性固定部件，用于可轉(zhuǎn)動(dòng)地將所述鏈輪固定在自行車車身框架上，使該彈性固定部件抵抗所述單向離合器系統(tǒng)的變形。
46.如權(quán)利要求45所述的助力自行車，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)為用于檢測(cè)所述彈性固定部件的因應(yīng)力引起的變形的變形檢測(cè)傳感器。
47.如權(quán)利要求45所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性固定部件固定所述鏈輪，在軸向位置形成所述單向離合器的軸向?qū)挾扰c所述彈性固定部件的軸向?qū)挾戎丿B的區(qū)域。
48.如權(quán)利要求45所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性固定部件從所述單向離合器安裝在所述鏈輪上的一側(cè)，和與其相對(duì)的一側(cè)固定所述鏈輪。
49.如權(quán)利要求48所述的助力自行車，其特征在于所述鏈輪具有從鏈輪一側(cè)伸向一個(gè)平板表面的伸長(zhǎng)空心圓柱形部分；所述單向離合器系統(tǒng)放置在所述伸長(zhǎng)的空心圓柱形部分內(nèi)的空心部分中；和所述彈性固定部件從所述伸長(zhǎng)的空心圓柱形部分的外圓周固定所述鏈輪。
50.如權(quán)利要求49所述的助力自行車，其特征在于，軸承與所述伸長(zhǎng)的空心圓柱形部分的外圓周接合，和所述彈性固定部件夾持所述軸承，并將所述軸承固定在自行車車身框架上。
51.如權(quán)利要求50所述的助力自行車，其特征在于，所述軸承承受來自徑向方向和軸向方向的負(fù)載。
52.如權(quán)利要求50所述的助力自行車，其特征在于，所述彈性固定部件在所述軸承被覆蓋的狀態(tài)下支承該軸承；并且，該彈性固定部件的一端由形彈性體構(gòu)成，該彈性體固定在自行車車身框架上。
53.如權(quán)利要求1～52中任何一項(xiàng)所述的助力自行車，其特征在于，所述輔助力通過與所述鏈輪嚙合的鏈輪驅(qū)動(dòng)裝置傳遞。
全文摘要
一種帶有扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的助力自行車,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省空間、重量輕。用于只將在自行車前進(jìn)方向上的驅(qū)動(dòng)軸(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至鏈輪(70)的單向離合器(72),放置在該鏈輪(70)的空心圓柱形部分(82)內(nèi)。在其相對(duì)的鏈輪表面上,軸承(74)與圓柱形部分(82)的外圓周接合;并且,彈性的盤形彈簧(76)借助該軸承固定該鏈輪(70)。盤形彈簧(76)固定在自行車車身上;并且用于檢測(cè)盤形彈簧(76)因應(yīng)力引起的變形的應(yīng)變儀(80),安裝在該彈簧表面上。當(dāng)利用腳踏扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸(4)時(shí),單向離合器(72)將軸向壓緊力作用在鏈輪(70)上,使該盤形彈簧(76)變形;而應(yīng)變儀(80)則檢測(cè)盤形彈簧(76)因應(yīng)力引起的變形,即檢測(cè)與腳踏扭矩相聯(lián)系的物理量。
文檔編號(hào)B62M6/50GK1361737SQ00810401
公開日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2000年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月4日
發(fā)明者吉家彰人, 小勝京介 申請(qǐng)人:新時(shí)代技研株式會(huì)社, 環(huán)球-新時(shí)代公司