可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件的制作方法
可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動(dòng)助力自行車及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件。不僅能夠謀求電動(dòng)助力自行車所使用的輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的簡化，而且能夠容易地安裝到自行車車架上。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(dòng)輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)；電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其從輸出軸輸出用于輔助腳踏力的電動(dòng)力；輔助齒輪，其經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸連接；以及連接機(jī)構(gòu)，其將所述輔助齒輪與所述鏈輪同軸地連接；驅(qū)動(dòng)軸，其以利用所述腳踏力而旋轉(zhuǎn)的方式收納在軸套內(nèi)；所述軸套與所述共用基座連接或與該共用基座一體地成形。
【專利說明】可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件
[0001]本申請是 申請人:為新時(shí)代技研株式會(huì)社、新時(shí)代工程有限公司，申請日為2007年3月28日，發(fā)明名稱為“電動(dòng)助力自行車及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件”，申請?zhí)枮?00780052287.0的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種利用電動(dòng)力輔助腳踏力而能夠行駛的電動(dòng)助力自行車以及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，在利用電動(dòng)力輔助腳踏力而能夠行駛的電動(dòng)助力自行車上，設(shè)有將腳踏力和電動(dòng)力合力的合力機(jī)構(gòu)。作為這種合力機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子，開發(fā)出具有記載于(日本)特開2002-362468號公報(bào)的合力機(jī)構(gòu)的電動(dòng)助力自行車。如該公報(bào)的圖3所示，該電動(dòng)助力自行車構(gòu)成為具有:用于向驅(qū)動(dòng)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(dòng)力的驅(qū)動(dòng)組件、利用輸出的電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力鏈輪33以及掛設(shè)在輔助齒輪30與動(dòng)力鏈輪33之間的輔助鏈條32。該技術(shù)存在如下優(yōu)點(diǎn)，即合力機(jī)構(gòu)的設(shè)置自由度大幅度地?cái)U(kuò)大，事實(shí)上不需要專用架。
[0004]專利文件1:(日本)特開2002-362468號公報(bào)
[0005]但是，在利用上述現(xiàn)有技術(shù)的合力機(jī)構(gòu)中，腳踏力傳感器的主要部分和輔助驅(qū)動(dòng)組件成為各自的結(jié)構(gòu)組件，因此，在機(jī)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】
[0006]本發(fā)明鑒于上述課題而作出的，其目的在于，不僅謀求電動(dòng)助力自行車所使用的輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的簡化，而且能夠容易地安裝到自行車車架上。
[0007]為了解決上述課題，本發(fā)明的一實(shí)施方式提供一種利用電動(dòng)力輔助腳踏力而能夠行駛的電動(dòng)助力自行車，其構(gòu)成為具有:用于向驅(qū)動(dòng)輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)的鏈輪、從輸出軸輸出電動(dòng)力的電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與電動(dòng)力輸出機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)及鏈輪的動(dòng)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(gè)與銷卡合的區(qū)域。連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)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(dú)立地經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)在規(guī)定條件下輸出對應(yīng)于腳踏力的電動(dòng)力時(shí)，該電動(dòng)力經(jīng)由齒輪機(jī)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(dòng)力經(jīng)由銷等連接機(jī)構(gòu)和彈性機(jī)構(gòu)傳遞給鏈輪。鏈輪將腳踏力和電動(dòng)力的合力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。
[0009]齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)選例子具有:與電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)動(dòng)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。
[0010]這樣，在本發(fā)明中，由于經(jīng)由銷從輔助齒輪到鏈輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，因此能夠減少部件數(shù)量而簡化機(jī)構(gòu)，而且能夠容易地實(shí)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(jī)構(gòu)及鏈輪的動(dòng)力傳遞路徑上安裝有彈性構(gòu)件，因此能夠非常順利地實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。
[0011]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方式中，電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)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?qū)㈦妱?dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和合力機(jī)構(gòu)組裝在一個(gè)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(jìn)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。
[0012]優(yōu)選為，電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)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。
[0013]另外，本發(fā)明另一方式的電動(dòng)助力自行車還具有利用腳踏力而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)，優(yōu)選為在電動(dòng)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(dòng)助力自行車上的軸孔。由此，通過在軸孔中插入軸套，電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和合力機(jī)構(gòu)的一體組件向車架的裝卸變得非常容易。
[0014]而且，在本發(fā)明另一個(gè)方式的電動(dòng)助力自行車中，鏈輪經(jīng)由單向離合器安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，單向離合器僅將適用于驅(qū)動(dòng)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(dòng)助力自行車具有檢測機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，其中檢測機(jī)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(jī)構(gòu)至少基于由檢測機(jī)構(gòu)檢測到的物理量控制電動(dòng)力。由此，不能能夠?qū)㈦妱?dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和合力機(jī)構(gòu)，還能夠?qū)⒛_踏力檢測機(jī)構(gòu)作為整體以簡單的機(jī)構(gòu)組裝到一體組件內(nèi)。
[0015]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(dòng)力。
[0016]本發(fā)明的另一方式涉及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)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(dòng)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(dòng)力的電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與電動(dòng)力輸出機(jī)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(jī)構(gòu)。
[0017]通過參照下面說明的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可以更清楚地理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的電動(dòng)助力自行車的示意圖；
[0019]圖2是表示本發(fā)明的電動(dòng)助力自行車的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施例的安裝在電動(dòng)助力自行車上的組件的圖，Ca)是側(cè)視圖，(b)是橫剖面圖；
[0021]圖4是用于說明將本發(fā)明一實(shí)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(shí)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(shí)的立體圖，(e)是將該組件固定于自行車車架時(shí)的立體圖，(f)是將該組件安裝到自行車車架上時(shí)從左側(cè)看到的立體圖；
[0022]圖5是圖3所示的單向離合器的分解立體圖；
[0023]圖6是為了說明本發(fā)明的電動(dòng)助力自行車的腳踏力檢測原理而表示單向離合器(棘輪)的齒及爪的嵌合狀態(tài)的圖；
[0024]圖7是表示防止爪部相對于驅(qū)動(dòng)軸的相對旋轉(zhuǎn)的防止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的例子的圖，(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。
[0025]附圖標(biāo)記說明
[0026]I 電動(dòng)助力自行車
[0027]2 鏈輪
[0028]4 驅(qū)動(dòng)軸
[0029]11 組件
[0030]12 鏈條
[0031]13驅(qū)動(dòng)外殼
[0032]14微型計(jì)算機(jī)
[0033]15放大電路
[0034]17蓄電池
[0035]22驅(qū)動(dòng)輪(后輪)
[0036]30輔助齒輪
[0037]37電動(dòng)馬達(dá)
[0038]37a電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸
[0039]38第一齒輪
[0040]40齒輪機(jī)構(gòu)
[0041]42第二齒輪
[0042]45第三齒輪
[0043]50共用基座
[0044]52 軸套
[0045]70 軸承
[0046]80 軸孔
[0047]99單向離合器
[0048]100 爪部
[0049]102棘輪爪
[0050]112 齒部
[0051]114棘輪齒
[0052]123 銷
[0053]124碟形彈簧
[0054]126應(yīng)變計(jì)
[0055]129彈性構(gòu)件【具體實(shí)施方式】
[0056]下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0057]圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)助力自行車I的示意圖。如該圖所示，該電動(dòng)助力自行車I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。
[0058]另外，驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dāng)于車體前進(jìn)方向的R方向的旋轉(zhuǎn)。在該鏈輪2和設(shè)于后輪22的中央部的后輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)10之間，設(shè)有循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條12。
[0059]本實(shí)施例的電動(dòng)助力自行車I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(dòng)力/腳踏力)來進(jìn)行控制以輔助腳踏力。在本實(shí)施例中，由作為輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的組件11來進(jìn)行電動(dòng)助力自行車的控制及電動(dòng)力和腳踏力的合力動(dòng)作。
[0060]電動(dòng)助力自行車I的控制系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)示于圖2中。本實(shí)施例的電動(dòng)助力自行車I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(gè)微型計(jì)算機(jī)14、可進(jìn)行PWM控制的電動(dòng)馬達(dá)37、直接與微型計(jì)算機(jī)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(dòng)馬達(dá)37供給電源的蓄電池17。
[0061]向微型計(jì)算機(jī)14中至少輸入用于計(jì)算行駛速度的轉(zhuǎn)速信號及用于計(jì)算腳踏力的應(yīng)變計(jì)信號1、2。關(guān)于產(chǎn)生這些信號的機(jī)構(gòu)將在后面敘述。微型計(jì)算機(jī)14從這些輸入信號計(jì)算行駛速度和腳踏力，并基于規(guī)定的算法進(jìn)行確定輔助比率的電子處理。接著，微型計(jì)算機(jī)14向電動(dòng)馬達(dá)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(dòng)力，因此依次輸出對應(yīng)于該輔助動(dòng)力的PWM指令。
[0062]接著，利用圖3 (a)和(b)說明電動(dòng)助力自行車I中作為輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的組件11。
[0063]圖3 (a)和(b)所示的組件11具有輔助齒輪30、電動(dòng)馬達(dá)37及齒輪機(jī)構(gòu)40，該輔助齒輪30與鏈輪2同軸地連接，該電動(dòng)馬達(dá)37輸出電動(dòng)力，該齒輪機(jī)構(gòu)40用于經(jīng)由齒輪將電動(dòng)力從該電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸37a傳遞到輔助齒輪30。因此，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)37旋轉(zhuǎn)時(shí)，其扭矩經(jīng)由齒輪機(jī)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(shí)現(xiàn)輔助動(dòng)力和腳踏力的合力。
[0064]齒輪機(jī)構(gòu)40具有與電動(dòng)馬達(dá)37的輸出軸37a聯(lián)動(dòng)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。
[0065]另外，在從電動(dòng)馬達(dá)37向輔助齒輪30傳遞輔助動(dòng)力的傳遞路徑的中途設(shè)有所謂的單向離合器(未圖示)，該離合器僅單向傳遞動(dòng)力。該單向離合器構(gòu)成并連接成將來自電動(dòng)馬達(dá)37的輔助動(dòng)力向輔助齒輪30傳遞，但是，在其反方向即從輔助齒輪30向電動(dòng)馬達(dá)37不傳遞扭矩。當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)37不旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用未圖示的上述單向離合器，能夠順暢地運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)負(fù)載不傳遞給輔助齒輪30。
[0066]鏈輪2、輔助齒輪30、電動(dòng)馬達(dá)37和齒輪機(jī)構(gòu)40安裝在共用基座50上。另外，電動(dòng)馬達(dá)37和齒輪機(jī)構(gòu)49整體固定在共用基座50上而不移動(dòng)。而且，電動(dòng)馬達(dá)37以及齒輪機(jī)構(gòu)40中的第一齒輪38和第二齒輪42被驅(qū)動(dòng)外殼13覆蓋。該驅(qū)動(dòng)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。
[0067]在驅(qū)動(dòng)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(dòng)軸4的前進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸4在軸套52內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地被軸支承，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。
[0068]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(dòng)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的孔部而被固定，銷123的頭部貫通形成于鏈輪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。
[0069]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(dòng)等，能夠在輔助齒輪30和鏈輪2之間非常順利地傳遞動(dòng)力。
[0070]另外，鏈輪2和輔助齒輪30之間的連接機(jī)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(dòng)力傳遞路徑上。例如，也可以單獨(dú)或者追加地設(shè)置在輔助齒輪30和銷123之間的卡合區(qū)域等。
[0071]另外，輔助齒輪30與鏈輪2獨(dú)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更加穩(wěn)定地傳遞動(dòng)力。
[0072]如上所述，在本實(shí)施例中，將鏈輪2、輔助齒輪30、電動(dòng)馬達(dá)37、齒輪機(jī)構(gòu)40和驅(qū)動(dòng)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(dòng)外殼13和單向離合器99內(nèi)部，由此，能夠構(gòu)成組裝電動(dòng)助力所需的全部構(gòu)成要素的一個(gè)組件11。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)輔助動(dòng)力機(jī)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(jìn)行適當(dāng)加工，能夠?qū)⒃摻M件11安裝到任意形式的車架上。
[0073]利用圖4說明將本發(fā)明一實(shí)施例的組件11安裝到自行車車架上的步驟。在圖4Ca)中示出將組件11安裝到自行車車架上時(shí)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的放大圖，在圖4 (f)中示出將組件11安裝到自行車車架上時(shí)從左側(cè)看到的立體圖。
[0074]首先，如圖4 (C)所示，從軸孔80的一端部，沿箭頭方向插入組件11的驅(qū)動(dòng)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(dòng)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。
[0075]最后，如圖4 (C)所不,將緊固金屬件84緊固在驅(qū)動(dòng)軸4和軸套52的如端部而將它們固定，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(shí)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。[0076](腳踏力檢測機(jī)構(gòu))
[0077]利用圖3至圖7說明輸出應(yīng)變計(jì)信號1，2的腳踏力檢測機(jī)構(gòu)，該應(yīng)變計(jì)信號1，2輸入到微型計(jì)算機(jī)14中。本實(shí)施例的腳踏力檢測機(jī)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。
[0078]如圖3 (b)所示，鏈輪2經(jīng)由單向離合器99被驅(qū)動(dòng)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。
[0079]在爪部100中，三個(gè)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110的大致徑向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)在棘輪爪102上未作用力時(shí)，棘輪爪102以其長度方向與第二卡合面110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6上# ^ 7° -J > r、104施力。如圖6所示，當(dāng)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(shí)，爪提升彈簧104使很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。
[0080]另外，在爪部100的中央部形成有用于收納驅(qū)動(dòng)軸4的爪部孔106，該爪部孔106也貫通從爪部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(gè)鋼球152。由此，在背面101形成有承受軸向載重且兼作滑動(dòng)軸承的軸承。
[0081]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(shí)，碟形彈簧124在以彈力反抗來自爪部100壓力的方向上，經(jīng)由鋼球152即承受載重軸承可滑動(dòng)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(gè)位置上設(shè)有應(yīng)變計(jì)126。這兩個(gè)應(yīng)變計(jì)126經(jīng)由引線128與微型計(jì)算機(jī)14電連接。更優(yōu)選為，也可以在碟形彈簧124上設(shè)置三個(gè)以上的應(yīng)變計(jì)。此時(shí)，優(yōu)選將多個(gè)應(yīng)變計(jì)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。
[0082]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(dòng)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(gè)方向載重的軸承138 (參照圖3 (b))，軸承130通過形成于驅(qū)動(dòng)軸4的止動(dòng)斜面144被卡止。同樣地，由于在驅(qū)動(dòng)軸4的相反側(cè)也安裝有軸承139 (參照圖4 (b))，因此，驅(qū)動(dòng)軸4相對于車體自由旋轉(zhuǎn)。
[0083]在爪部孔106的內(nèi)壁上，在四個(gè)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(dòng)軸4的外壁部分，也在四個(gè)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(gè)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(dòng)，并且防止相對驅(qū)動(dòng)軸4的相對旋轉(zhuǎn)。上述防止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成為一種滾珠花鍵，但作為這種可滑動(dòng)的防止旋轉(zhuǎn)機(jī)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。
[0084]另外，作為將爪部100安裝到驅(qū)動(dòng)軸4上的方法，也可以采用除圖7 (a)的滾珠花鍵以外的機(jī)構(gòu)。例如，如圖7 (b)所示，作為防止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也可適用鍵/花鍵(々一 7 7° 9)形式，所謂鍵/花鍵形式，是指在驅(qū)動(dòng)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100側(cè)設(shè)置突起部140a，在驅(qū)動(dòng)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(jī)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(dòng)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(々一 7° >—卜)。
[0085]在齒部112的第一卡合面121上，形成有用于與棘輪爪102卡合的多個(gè)棘輪齒114。棘輪齒114由相對于第一卡合面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。
[0086]齒部112以將其第一^^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(dòng)軸4上。此時(shí)，棘輪爪102和棘輪齒112卡合(圖6)。即，驅(qū)動(dòng)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(dòng)地連接。在經(jīng)由軸環(huán)111通過齒部孔120的驅(qū)動(dòng)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(dòng)地安裝在齒部112上，而且，踏板軸146安裝在驅(qū)動(dòng)軸4的前端。由此，完成將驅(qū)動(dòng)軸4和鏈輪2連接的棘輪齒，以構(gòu)成為僅將車體前進(jìn)方向的利用踏板踏力的旋轉(zhuǎn)傳遞給鏈輪2。
[0087]優(yōu)選為，偏移用彈簧136安裝在驅(qū)動(dòng)軸4的止動(dòng)斜面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(shí)上接近零時(shí))，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。
[0088]接著，說明本腳踏力檢測機(jī)構(gòu)的作用。
[0089]當(dāng)搭乘者對踏板8R，8L (圖1)施加踏板踏力，使驅(qū)動(dòng)軸4向車體前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，該旋轉(zhuǎn)力傳遞到相對驅(qū)動(dòng)軸3不能旋轉(zhuǎn)且可滑動(dòng)地被驅(qū)動(dòng)軸3軸支承的爪部100。此時(shí)，如圖6所示，由于棘輪爪102從爪部100受到對應(yīng)于踏板踏力的力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(dòng)的負(fù)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(shí)，因棘輪爪102立起，爪部100向軸向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，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(shí)間內(nèi)，該力Fr與反映沿軸向移動(dòng)爪部100的踏板踏力的力達(dá)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(gè)，從而能夠推測腳踏力T。
[0090]在本實(shí)施例中，作為一個(gè)例子，檢測碟形彈簧124的應(yīng)力應(yīng)變。微型計(jì)算機(jī)14將來自設(shè)于碟形彈簧124的兩個(gè)應(yīng)變計(jì)126的信號至少進(jìn)行相加計(jì)算(包括平均計(jì)算)。這樣，通過將多個(gè)部位的應(yīng)力應(yīng)變量平均化而進(jìn)行計(jì)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(jìn)一步提高腳踏力推測精度。應(yīng)變計(jì)的數(shù)量越多，則該效果越大。
[0091]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(jì)信號的干擾成分，提高腳踏力檢測和電動(dòng)助力控制的穩(wěn)定性。
[0092]接著，微型計(jì)算機(jī)14至少基于計(jì)算出的腳踏力T來計(jì)算應(yīng)施加的輔助用的輔助動(dòng)力Te，并計(jì)算輸出向電動(dòng)馬達(dá)37發(fā)出指令的控制信號，以利用該輔助動(dòng)力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選為，微型計(jì)算機(jī)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(gè)要素確定合適的輔助動(dòng)力Te，并控制電動(dòng)馬達(dá)37以產(chǎn)生該輔助動(dòng)力Te。
[0093]本實(shí)施例的腳踏力檢測機(jī)構(gòu)具有如下所述的更優(yōu)良的效果。
[0094](I)由于利用一個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了單向離合器和腳踏力檢測機(jī)構(gòu)，因此能夠謀求減少部件數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化和低成本化。
[0095](2)由于對腳踏力進(jìn)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(gè)組件實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能，因此除了上述效果外，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步小型化、輕量化和低成本化。
[0096](3)由于以更高的水平如上述(I)和(2)所示實(shí)現(xiàn)腳踏力檢測機(jī)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(jī)構(gòu)的可能性也進(jìn)一步提高。
[0097](4)根據(jù)如上述(I)和(2)所示的理由，能夠?qū)崿F(xiàn)載重的傳遞損失與現(xiàn)有機(jī)構(gòu)相比減少且控制的響應(yīng)性良好的輔助感。
[0098](5)根據(jù)如上述(I)和(2)所示的理由，與現(xiàn)有機(jī)構(gòu)(使用螺旋彈簧)相比，踏板不存在無用的移動(dòng)(在傳感器感知之前)，相對于在踩踏時(shí)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)存在彈力感而言，在本實(shí)施例中踩踏踏板時(shí)的感覺與踩踏一般的自行車踏板時(shí)的感覺相同。
[0099]另外，對于單向離合器99的爪和齒中的任一個(gè)安裝在鏈輪上，而另一個(gè)安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的情況，能夠任意合適地進(jìn)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(dòng)軸4上可滑動(dòng)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。
[0100]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、棘輪爪部和棘輪齒部的相對間隔、棘輪爪部和棘輪齒部中的任一個(gè)相對車體的位置以及擠壓碟形彈簧的壓力
坐寸ο
[0101]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(jī)構(gòu)，例舉了應(yīng)變計(jì)，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。
[0102]以上是本發(fā)明的實(shí)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(jìn)行變更。
【權(quán)利要求】
1.一種組件，其為能夠安裝在自行車車架上的電動(dòng)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(dòng)輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)； 電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其從輸出軸輸出用于輔助腳踏力的電動(dòng)力； 輔助齒輪，其經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸連接；以及 連接機(jī)構(gòu)，其將所述輔助齒輪與所述鏈輪同軸地連接； 驅(qū)動(dòng)軸，其以利用所述腳踏力而旋轉(zhuǎn)的方式收納在軸套內(nèi)； 所述軸套與所述共用基座連接或與該共用基座一體地成形。
2.如權(quán)利要求1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(jī)構(gòu)和所述鏈輪的動(dòng)力傳遞路徑上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組件，其特征在于， 所述連接機(jī)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(gè)與所述銷卡合的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于， 所述輔助齒輪自所述鏈輪獨(dú)立地經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于， 所述齒輪機(jī)構(gòu)具有: 第一齒輪，其與所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)動(dòng)； 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所述的組件，其特征在于， 所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和所述齒輪機(jī)構(gòu)固定在所述共用基座上， 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所述的組件，其特征在于， 所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和所述齒輪機(jī)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1所述的組件，其特征在于， 具有貫通所述軸套的軸孔。
10.如權(quán)利要求1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(dòng)軸上，所述單向離合器僅把適用于所述驅(qū)動(dòng)軸的腳踏力的單向旋轉(zhuǎn)傳遞到所述鏈輪。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，具有: 檢測機(jī)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(jī)構(gòu)，其至少基于利用所述檢測機(jī)構(gòu)檢測到的物理量控制所述電動(dòng)力。
【文檔編號】B62M23/02GK103496427SQ201310159511
【公開日】2014年1月8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(shí)代技研株式會(huì)社, 新時(shí)代工程有限公司
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動(dòng)助力自行車及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件。不僅能夠謀求電動(dòng)助力自行車所使用的輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的簡化，而且能夠容易地安裝到自行車車架上。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(dòng)輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)；電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其從輸出軸輸出用于輔助腳踏力的電動(dòng)力；輔助齒輪，其經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸連接；以及連接機(jī)構(gòu)，其將所述輔助齒輪與所述鏈輪同軸地連接；驅(qū)動(dòng)軸，其以利用所述腳踏力而旋轉(zhuǎn)的方式收納在軸套內(nèi)；所述軸套與所述共用基座連接或與該共用基座一體地成形。
【專利說明】可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件
[0001]本申請是 申請人:為新時(shí)代技研株式會(huì)社、新時(shí)代工程有限公司，申請日為2007年3月28日，發(fā)明名稱為“電動(dòng)助力自行車及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件”，申請?zhí)枮?00780052287.0的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種利用電動(dòng)力輔助腳踏力而能夠行駛的電動(dòng)助力自行車以及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)助力自行車用組件。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，在利用電動(dòng)力輔助腳踏力而能夠行駛的電動(dòng)助力自行車上，設(shè)有將腳踏力和電動(dòng)力合力的合力機(jī)構(gòu)。作為這種合力機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子，開發(fā)出具有記載于(日本)特開2002-362468號公報(bào)的合力機(jī)構(gòu)的電動(dòng)助力自行車。如該公報(bào)的圖3所示，該電動(dòng)助力自行車構(gòu)成為具有:用于向驅(qū)動(dòng)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(dòng)力的驅(qū)動(dòng)組件、利用輸出的電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力鏈輪33以及掛設(shè)在輔助齒輪30與動(dòng)力鏈輪33之間的輔助鏈條32。該技術(shù)存在如下優(yōu)點(diǎn)，即合力機(jī)構(gòu)的設(shè)置自由度大幅度地?cái)U(kuò)大，事實(shí)上不需要專用架。
[0004]專利文件1:(日本)特開2002-362468號公報(bào)
[0005]但是，在利用上述現(xiàn)有技術(shù)的合力機(jī)構(gòu)中，腳踏力傳感器的主要部分和輔助驅(qū)動(dòng)組件成為各自的結(jié)構(gòu)組件，因此，在機(jī)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】
[0006]本發(fā)明鑒于上述課題而作出的，其目的在于，不僅謀求電動(dòng)助力自行車所使用的輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的簡化，而且能夠容易地安裝到自行車車架上。
[0007]為了解決上述課題，本發(fā)明的一實(shí)施方式提供一種利用電動(dòng)力輔助腳踏力而能夠行駛的電動(dòng)助力自行車，其構(gòu)成為具有:用于向驅(qū)動(dòng)輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)的鏈輪、從輸出軸輸出電動(dòng)力的電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與電動(dòng)力輸出機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)及鏈輪的動(dòng)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(gè)與銷卡合的區(qū)域。連接機(jī)構(gòu)的一個(gè)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(dú)立地經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)在規(guī)定條件下輸出對應(yīng)于腳踏力的電動(dòng)力時(shí)，該電動(dòng)力經(jīng)由齒輪機(jī)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(dòng)力經(jīng)由銷等連接機(jī)構(gòu)和彈性機(jī)構(gòu)傳遞給鏈輪。鏈輪將腳踏力和電動(dòng)力的合力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪。
[0009]齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)選例子具有:與電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)動(dòng)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。
[0010]這樣，在本發(fā)明中，由于經(jīng)由銷從輔助齒輪到鏈輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，因此能夠減少部件數(shù)量而簡化機(jī)構(gòu)，而且能夠容易地實(shí)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(jī)構(gòu)及鏈輪的動(dòng)力傳遞路徑上安裝有彈性構(gòu)件，因此能夠非常順利地實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。
[0011]在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方式中，電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)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?qū)㈦妱?dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和合力機(jī)構(gòu)組裝在一個(gè)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(jìn)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。
[0012]優(yōu)選為，電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)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。
[0013]另外，本發(fā)明另一方式的電動(dòng)助力自行車還具有利用腳踏力而旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)，優(yōu)選為在電動(dòng)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(dòng)助力自行車上的軸孔。由此，通過在軸孔中插入軸套，電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和合力機(jī)構(gòu)的一體組件向車架的裝卸變得非常容易。
[0014]而且，在本發(fā)明另一個(gè)方式的電動(dòng)助力自行車中，鏈輪經(jīng)由單向離合器安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，單向離合器僅將適用于驅(qū)動(dòng)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(dòng)助力自行車具有檢測機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，其中檢測機(jī)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(jī)構(gòu)至少基于由檢測機(jī)構(gòu)檢測到的物理量控制電動(dòng)力。由此，不能能夠?qū)㈦妱?dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和合力機(jī)構(gòu)，還能夠?qū)⒛_踏力檢測機(jī)構(gòu)作為整體以簡單的機(jī)構(gòu)組裝到一體組件內(nèi)。
[0015]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(dòng)力。
[0016]本發(fā)明的另一方式涉及可安裝在自行車車架上的電動(dòng)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(dòng)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(dòng)力的電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)、經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與電動(dòng)力輸出機(jī)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(jī)構(gòu)。
[0017]通過參照下面說明的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可以更清楚地理解本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的電動(dòng)助力自行車的示意圖；
[0019]圖2是表示本發(fā)明的電動(dòng)助力自行車的控制系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施例的安裝在電動(dòng)助力自行車上的組件的圖，Ca)是側(cè)視圖，(b)是橫剖面圖；
[0021]圖4是用于說明將本發(fā)明一實(shí)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(shí)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(shí)的立體圖，(e)是將該組件固定于自行車車架時(shí)的立體圖，(f)是將該組件安裝到自行車車架上時(shí)從左側(cè)看到的立體圖；
[0022]圖5是圖3所示的單向離合器的分解立體圖；
[0023]圖6是為了說明本發(fā)明的電動(dòng)助力自行車的腳踏力檢測原理而表示單向離合器(棘輪)的齒及爪的嵌合狀態(tài)的圖；
[0024]圖7是表示防止爪部相對于驅(qū)動(dòng)軸的相對旋轉(zhuǎn)的防止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的例子的圖，(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。
[0025]附圖標(biāo)記說明
[0026]I 電動(dòng)助力自行車
[0027]2 鏈輪
[0028]4 驅(qū)動(dòng)軸
[0029]11 組件
[0030]12 鏈條
[0031]13驅(qū)動(dòng)外殼
[0032]14微型計(jì)算機(jī)
[0033]15放大電路
[0034]17蓄電池
[0035]22驅(qū)動(dòng)輪(后輪)
[0036]30輔助齒輪
[0037]37電動(dòng)馬達(dá)
[0038]37a電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸
[0039]38第一齒輪
[0040]40齒輪機(jī)構(gòu)
[0041]42第二齒輪
[0042]45第三齒輪
[0043]50共用基座
[0044]52 軸套
[0045]70 軸承
[0046]80 軸孔
[0047]99單向離合器
[0048]100 爪部
[0049]102棘輪爪
[0050]112 齒部
[0051]114棘輪齒
[0052]123 銷
[0053]124碟形彈簧
[0054]126應(yīng)變計(jì)
[0055]129彈性構(gòu)件【具體實(shí)施方式】
[0056]下面，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0057]圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)助力自行車I的示意圖。如該圖所示，該電動(dòng)助力自行車I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。
[0058]另外，驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dāng)于車體前進(jìn)方向的R方向的旋轉(zhuǎn)。在該鏈輪2和設(shè)于后輪22的中央部的后輪動(dòng)力機(jī)構(gòu)10之間，設(shè)有循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈條12。
[0059]本實(shí)施例的電動(dòng)助力自行車I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(dòng)力/腳踏力)來進(jìn)行控制以輔助腳踏力。在本實(shí)施例中，由作為輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的組件11來進(jìn)行電動(dòng)助力自行車的控制及電動(dòng)力和腳踏力的合力動(dòng)作。
[0060]電動(dòng)助力自行車I的控制系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)示于圖2中。本實(shí)施例的電動(dòng)助力自行車I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(gè)微型計(jì)算機(jī)14、可進(jìn)行PWM控制的電動(dòng)馬達(dá)37、直接與微型計(jì)算機(jī)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(dòng)馬達(dá)37供給電源的蓄電池17。
[0061]向微型計(jì)算機(jī)14中至少輸入用于計(jì)算行駛速度的轉(zhuǎn)速信號及用于計(jì)算腳踏力的應(yīng)變計(jì)信號1、2。關(guān)于產(chǎn)生這些信號的機(jī)構(gòu)將在后面敘述。微型計(jì)算機(jī)14從這些輸入信號計(jì)算行駛速度和腳踏力，并基于規(guī)定的算法進(jìn)行確定輔助比率的電子處理。接著，微型計(jì)算機(jī)14向電動(dòng)馬達(dá)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(dòng)力，因此依次輸出對應(yīng)于該輔助動(dòng)力的PWM指令。
[0062]接著，利用圖3 (a)和(b)說明電動(dòng)助力自行車I中作為輔助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的組件11。
[0063]圖3 (a)和(b)所示的組件11具有輔助齒輪30、電動(dòng)馬達(dá)37及齒輪機(jī)構(gòu)40，該輔助齒輪30與鏈輪2同軸地連接，該電動(dòng)馬達(dá)37輸出電動(dòng)力，該齒輪機(jī)構(gòu)40用于經(jīng)由齒輪將電動(dòng)力從該電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸37a傳遞到輔助齒輪30。因此，當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)37旋轉(zhuǎn)時(shí)，其扭矩經(jīng)由齒輪機(jī)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(shí)現(xiàn)輔助動(dòng)力和腳踏力的合力。
[0064]齒輪機(jī)構(gòu)40具有與電動(dòng)馬達(dá)37的輸出軸37a聯(lián)動(dòng)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。
[0065]另外，在從電動(dòng)馬達(dá)37向輔助齒輪30傳遞輔助動(dòng)力的傳遞路徑的中途設(shè)有所謂的單向離合器(未圖示)，該離合器僅單向傳遞動(dòng)力。該單向離合器構(gòu)成并連接成將來自電動(dòng)馬達(dá)37的輔助動(dòng)力向輔助齒輪30傳遞，但是，在其反方向即從輔助齒輪30向電動(dòng)馬達(dá)37不傳遞扭矩。當(dāng)電動(dòng)馬達(dá)37不旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用未圖示的上述單向離合器，能夠順暢地運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)負(fù)載不傳遞給輔助齒輪30。
[0066]鏈輪2、輔助齒輪30、電動(dòng)馬達(dá)37和齒輪機(jī)構(gòu)40安裝在共用基座50上。另外，電動(dòng)馬達(dá)37和齒輪機(jī)構(gòu)49整體固定在共用基座50上而不移動(dòng)。而且，電動(dòng)馬達(dá)37以及齒輪機(jī)構(gòu)40中的第一齒輪38和第二齒輪42被驅(qū)動(dòng)外殼13覆蓋。該驅(qū)動(dòng)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。
[0067]在驅(qū)動(dòng)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(dòng)軸4的前進(jìn)方向的旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸4在軸套52內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地被軸支承，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。
[0068]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(dòng)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的孔部而被固定，銷123的頭部貫通形成于鏈輪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。
[0069]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(dòng)等，能夠在輔助齒輪30和鏈輪2之間非常順利地傳遞動(dòng)力。
[0070]另外，鏈輪2和輔助齒輪30之間的連接機(jī)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(dòng)力傳遞路徑上。例如，也可以單獨(dú)或者追加地設(shè)置在輔助齒輪30和銷123之間的卡合區(qū)域等。
[0071]另外，輔助齒輪30與鏈輪2獨(dú)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更加穩(wěn)定地傳遞動(dòng)力。
[0072]如上所述，在本實(shí)施例中，將鏈輪2、輔助齒輪30、電動(dòng)馬達(dá)37、齒輪機(jī)構(gòu)40和驅(qū)動(dòng)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(dòng)外殼13和單向離合器99內(nèi)部，由此，能夠構(gòu)成組裝電動(dòng)助力所需的全部構(gòu)成要素的一個(gè)組件11。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)輔助動(dòng)力機(jī)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(jìn)行適當(dāng)加工，能夠?qū)⒃摻M件11安裝到任意形式的車架上。
[0073]利用圖4說明將本發(fā)明一實(shí)施例的組件11安裝到自行車車架上的步驟。在圖4Ca)中示出將組件11安裝到自行車車架上時(shí)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的放大圖，在圖4 (f)中示出將組件11安裝到自行車車架上時(shí)從左側(cè)看到的立體圖。
[0074]首先，如圖4 (C)所示，從軸孔80的一端部，沿箭頭方向插入組件11的驅(qū)動(dòng)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(dòng)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。
[0075]最后，如圖4 (C)所不,將緊固金屬件84緊固在驅(qū)動(dòng)軸4和軸套52的如端部而將它們固定，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(shí)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。[0076](腳踏力檢測機(jī)構(gòu))
[0077]利用圖3至圖7說明輸出應(yīng)變計(jì)信號1，2的腳踏力檢測機(jī)構(gòu)，該應(yīng)變計(jì)信號1，2輸入到微型計(jì)算機(jī)14中。本實(shí)施例的腳踏力檢測機(jī)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。
[0078]如圖3 (b)所示，鏈輪2經(jīng)由單向離合器99被驅(qū)動(dòng)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。
[0079]在爪部100中，三個(gè)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110的大致徑向的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)在棘輪爪102上未作用力時(shí)，棘輪爪102以其長度方向與第二卡合面110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6上# ^ 7° -J > r、104施力。如圖6所示，當(dāng)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(shí)，爪提升彈簧104使很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。
[0080]另外，在爪部100的中央部形成有用于收納驅(qū)動(dòng)軸4的爪部孔106，該爪部孔106也貫通從爪部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(gè)鋼球152。由此，在背面101形成有承受軸向載重且兼作滑動(dòng)軸承的軸承。
[0081]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(shí)，碟形彈簧124在以彈力反抗來自爪部100壓力的方向上，經(jīng)由鋼球152即承受載重軸承可滑動(dòng)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(gè)位置上設(shè)有應(yīng)變計(jì)126。這兩個(gè)應(yīng)變計(jì)126經(jīng)由引線128與微型計(jì)算機(jī)14電連接。更優(yōu)選為，也可以在碟形彈簧124上設(shè)置三個(gè)以上的應(yīng)變計(jì)。此時(shí)，優(yōu)選將多個(gè)應(yīng)變計(jì)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。
[0082]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(dòng)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(gè)方向載重的軸承138 (參照圖3 (b))，軸承130通過形成于驅(qū)動(dòng)軸4的止動(dòng)斜面144被卡止。同樣地，由于在驅(qū)動(dòng)軸4的相反側(cè)也安裝有軸承139 (參照圖4 (b))，因此，驅(qū)動(dòng)軸4相對于車體自由旋轉(zhuǎn)。
[0083]在爪部孔106的內(nèi)壁上，在四個(gè)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(dòng)軸4的外壁部分，也在四個(gè)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(gè)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(dòng)，并且防止相對驅(qū)動(dòng)軸4的相對旋轉(zhuǎn)。上述防止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成為一種滾珠花鍵，但作為這種可滑動(dòng)的防止旋轉(zhuǎn)機(jī)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。
[0084]另外，作為將爪部100安裝到驅(qū)動(dòng)軸4上的方法，也可以采用除圖7 (a)的滾珠花鍵以外的機(jī)構(gòu)。例如，如圖7 (b)所示，作為防止旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也可適用鍵/花鍵(々一 7 7° 9)形式，所謂鍵/花鍵形式，是指在驅(qū)動(dòng)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100側(cè)設(shè)置突起部140a，在驅(qū)動(dòng)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(jī)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(dòng)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(々一 7° >—卜)。
[0085]在齒部112的第一卡合面121上，形成有用于與棘輪爪102卡合的多個(gè)棘輪齒114。棘輪齒114由相對于第一卡合面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。
[0086]齒部112以將其第一^^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(dòng)軸4上。此時(shí)，棘輪爪102和棘輪齒112卡合(圖6)。即，驅(qū)動(dòng)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(dòng)地連接。在經(jīng)由軸環(huán)111通過齒部孔120的驅(qū)動(dòng)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(dòng)地安裝在齒部112上，而且，踏板軸146安裝在驅(qū)動(dòng)軸4的前端。由此，完成將驅(qū)動(dòng)軸4和鏈輪2連接的棘輪齒，以構(gòu)成為僅將車體前進(jìn)方向的利用踏板踏力的旋轉(zhuǎn)傳遞給鏈輪2。
[0087]優(yōu)選為，偏移用彈簧136安裝在驅(qū)動(dòng)軸4的止動(dòng)斜面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(shí)上接近零時(shí))，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。
[0088]接著，說明本腳踏力檢測機(jī)構(gòu)的作用。
[0089]當(dāng)搭乘者對踏板8R，8L (圖1)施加踏板踏力，使驅(qū)動(dòng)軸4向車體前進(jìn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，該旋轉(zhuǎn)力傳遞到相對驅(qū)動(dòng)軸3不能旋轉(zhuǎn)且可滑動(dòng)地被驅(qū)動(dòng)軸3軸支承的爪部100。此時(shí)，如圖6所示，由于棘輪爪102從爪部100受到對應(yīng)于踏板踏力的力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(dòng)的負(fù)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(shí)，因棘輪爪102立起，爪部100向軸向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，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(shí)間內(nèi)，該力Fr與反映沿軸向移動(dòng)爪部100的踏板踏力的力達(dá)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(gè)，從而能夠推測腳踏力T。
[0090]在本實(shí)施例中，作為一個(gè)例子，檢測碟形彈簧124的應(yīng)力應(yīng)變。微型計(jì)算機(jī)14將來自設(shè)于碟形彈簧124的兩個(gè)應(yīng)變計(jì)126的信號至少進(jìn)行相加計(jì)算(包括平均計(jì)算)。這樣，通過將多個(gè)部位的應(yīng)力應(yīng)變量平均化而進(jìn)行計(jì)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(jìn)一步提高腳踏力推測精度。應(yīng)變計(jì)的數(shù)量越多，則該效果越大。
[0091]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(jì)信號的干擾成分，提高腳踏力檢測和電動(dòng)助力控制的穩(wěn)定性。
[0092]接著，微型計(jì)算機(jī)14至少基于計(jì)算出的腳踏力T來計(jì)算應(yīng)施加的輔助用的輔助動(dòng)力Te，并計(jì)算輸出向電動(dòng)馬達(dá)37發(fā)出指令的控制信號，以利用該輔助動(dòng)力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選為，微型計(jì)算機(jī)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(gè)要素確定合適的輔助動(dòng)力Te，并控制電動(dòng)馬達(dá)37以產(chǎn)生該輔助動(dòng)力Te。
[0093]本實(shí)施例的腳踏力檢測機(jī)構(gòu)具有如下所述的更優(yōu)良的效果。
[0094](I)由于利用一個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了單向離合器和腳踏力檢測機(jī)構(gòu)，因此能夠謀求減少部件數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化和低成本化。
[0095](2)由于對腳踏力進(jìn)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(gè)組件實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)功能，因此除了上述效果外，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步小型化、輕量化和低成本化。
[0096](3)由于以更高的水平如上述(I)和(2)所示實(shí)現(xiàn)腳踏力檢測機(jī)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(jī)構(gòu)的可能性也進(jìn)一步提高。
[0097](4)根據(jù)如上述(I)和(2)所示的理由，能夠?qū)崿F(xiàn)載重的傳遞損失與現(xiàn)有機(jī)構(gòu)相比減少且控制的響應(yīng)性良好的輔助感。
[0098](5)根據(jù)如上述(I)和(2)所示的理由，與現(xiàn)有機(jī)構(gòu)(使用螺旋彈簧)相比，踏板不存在無用的移動(dòng)(在傳感器感知之前)，相對于在踩踏時(shí)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)存在彈力感而言，在本實(shí)施例中踩踏踏板時(shí)的感覺與踩踏一般的自行車踏板時(shí)的感覺相同。
[0099]另外，對于單向離合器99的爪和齒中的任一個(gè)安裝在鏈輪上，而另一個(gè)安裝在驅(qū)動(dòng)軸上的情況，能夠任意合適地進(jìn)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(dòng)軸4上可滑動(dòng)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。
[0100]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、棘輪爪部和棘輪齒部的相對間隔、棘輪爪部和棘輪齒部中的任一個(gè)相對車體的位置以及擠壓碟形彈簧的壓力
坐寸ο
[0101]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(jī)構(gòu)，例舉了應(yīng)變計(jì)，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。
[0102]以上是本發(fā)明的實(shí)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(jìn)行變更。
【權(quán)利要求】
1.一種組件，其為能夠安裝在自行車車架上的電動(dòng)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(dòng)輪傳遞腳踏力且能夠旋轉(zhuǎn)； 電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其從輸出軸輸出用于輔助腳踏力的電動(dòng)力； 輔助齒輪，其經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)與所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸連接；以及 連接機(jī)構(gòu)，其將所述輔助齒輪與所述鏈輪同軸地連接； 驅(qū)動(dòng)軸，其以利用所述腳踏力而旋轉(zhuǎn)的方式收納在軸套內(nèi)； 所述軸套與所述共用基座連接或與該共用基座一體地成形。
2.如權(quán)利要求1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(jī)構(gòu)和所述鏈輪的動(dòng)力傳遞路徑上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組件，其特征在于， 所述連接機(jī)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(gè)與所述銷卡合的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于， 所述輔助齒輪自所述鏈輪獨(dú)立地經(jīng)由軸承能夠旋轉(zhuǎn)地被支承。
6.如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于， 所述齒輪機(jī)構(gòu)具有: 第一齒輪，其與所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)動(dòng)； 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所述的組件，其特征在于， 所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和所述齒輪機(jī)構(gòu)固定在所述共用基座上， 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所述的組件，其特征在于， 所述電動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)和所述齒輪機(jī)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1所述的組件，其特征在于， 具有貫通所述軸套的軸孔。
10.如權(quán)利要求1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(dòng)軸上，所述單向離合器僅把適用于所述驅(qū)動(dòng)軸的腳踏力的單向旋轉(zhuǎn)傳遞到所述鏈輪。
11.如權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，具有: 檢測機(jī)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(jī)構(gòu)，其至少基于利用所述檢測機(jī)構(gòu)檢測到的物理量控制所述電動(dòng)力。
【文檔編號】B62M23/02GK103496427SQ201310159511
【公開日】2014年1月8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(shí)代技研株式會(huì)社, 新時(shí)代工程有限公司
相關(guān)技術(shù)
網(wǎng)友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊！
1