專利名稱：自行車的驅動單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用馬達輸出作為輔助動力并且具有變速機構的電動輔助自行車的驅動單元。
背景技術：
使用馬達輸出作為輔助動力且具有變速機構的電動輔助自行車有專利文獻I中所披露的發(fā)明。專利文獻I所披露的電動輔助自行車中，將在腳踏板上受到的踏力經由變速機構傳遞，將被傳遞的驅動力與來自馬達的驅動力進行合成。然后，該自行車將合成后的驅動力傳遞給后車輪，從而使后車輪旋轉。專利文獻1:日本特許第4036776號公報但是，專利文獻I的自行車的驅動單元由于由曲柄軸、變速機構的軸和馬達的輸出軸該三軸構成，所以具有又長又大的機殼。因此，存在自行車的設計自由度低、重量大的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的，其目的在于提供一種自行車的驅動單元，使同時具有變速機構以及用于輔助行駛的馬達的自行車能夠實現其驅動單元的輕量化和緊湊化。為了解決上述技術問題，本發(fā)明的自行車的驅動單元具有能夠配置曲柄軸的孔的馬達；能夠選擇多個齒輪比的變速機構；以及將變速機構的輸出與所述馬達的輸出進行加和的輸出部。由此，由于能夠將馬達配置在曲柄軸上，所以能夠實現自行車的驅動單元的輕量化和緊湊化。另外，由于能夠通過變速機構選擇多個齒輪比，所以能夠有效率地進行馬達的輔助驅動。另外，曲柄軸的旋轉軸和馬達的旋轉軸可以同軸設置。由此，由于能夠簡化馬達的內部機構，所以能夠自行車的驅動單元的進一步輕量化和緊湊化。另外，該自行車的驅動單元還可以設有所述曲柄軸。由此，能夠將騎乘者的踏力傳遞給變速機構。另外，可以在輸出部上連接鏈輪。由此，能夠將輸出部的輸出傳遞給后輪轂等。另外，馬達的輸出可以經由單向離合器傳遞給輸出部。由此，能夠防止曲柄軸的旋轉力傳遞給馬達。另外，該自行車的驅動單元還可以具有減速機構，馬達的輸出經由減速機構傳遞給輸出部。由此，由于能夠將馬達的輸出減速而傳遞給輸出部，所以能夠實現效率良好地使馬達動作的輸出部。另外，曲柄軸可以與變速機構的輸入部結合。由此，能夠將騎乘者的踏力傳遞給變速機構。
另外，變速機構可以具有行星齒輪機構。另外，行星齒輪機構可以包括具有行星齒輪的齒輪架，齒輪架支承在輸出部上。由此，具有該驅動單元的自行車能夠實現曲柄軸的旋轉的變速。另外，該自行車的驅動單元可以具有曲柄軸以及述馬達旋轉的第一旋轉軸；以及變速機構旋轉的第二旋轉軸。并且，變速機構的輸入部以及輸出部可以繞第二旋轉軸旋轉。由于該驅動單元由兩軸形成，所以能夠實現自行車的驅動單元的輕量化和緊湊化。另夕卜，由于構成結構復雜的變速機構和馬達繞各自的旋轉軸旋轉的結構，所以組裝容易。另外，可以在馬達的旋轉軸線方向的一方配置輸出部，在馬達的旋轉軸線方向的另一方配置連結曲柄軸以及變速機構的連結機構。由此，由于連結機構和輸出部分離配置在馬達的兩側，所以容易取得曲柄軸的旋轉軸線方向上的重量平衡。另外，連結機構可以具有齒輪。另外，變速機構的輸入部可以具有齒輪，并與連結機構的齒輪嚙合。由于，與變速機構的輸入部和連結機構通過螺栓等連結的情況相比，耐久性提聞。另外，輸出部的旋轉軸可以與曲柄軸的旋轉軸同軸設置。由此，由于能夠使輸出部的旋轉軸與曲柄軸的旋轉軸的軸承一體化，所以能夠實現自行車的驅動單元的進一步輕量化和緊湊化。另外，輸出部可以具有與變速機構的輸出部結合的第一結合部；以及與馬達結合的第二結合部。并且，第二結合部可以具有外齒輪。另外，第二結合部具有內齒輪。由此，該驅動單元能夠將曲柄軸的旋轉力矩與馬達的旋轉力矩合成。發(fā)明效果根據本發(fā)明，對于同時具有變速機構和輔助行駛用的馬達的驅動單元來說，能夠得到實現輕量化、緊湊化的驅動單元。


圖1是組裝了本發(fā)明的驅動單元的電動輔助自行車的側面圖。圖2是本發(fā)明的第一實施方式的驅動單元的剖面圖。圖3是本發(fā)明的第一實施方式的內裝變速輪轂的縱剖面圖。圖4是上述內裝變速輪轂的軸的立體圖。圖5是第一單向離合器的橫剖面圖。圖6是第二單向離合器的橫剖面圖。圖7是第三單向離合器的橫剖面圖。圖8是切換機構的分解立體圖。圖9是凸輪承載部件的正面圖。圖10是凸輪承載部件的半截剖面圖。圖11是第二離合機構的連結狀態(tài)時的橫剖面圖。圖12是第二離合機構為連結解除狀態(tài)時的橫剖面圖。圖13是表示第一操作筒與第二操作筒的可相對轉動范圍的橫剖面圖。圖14是本發(fā)明的第一實施方式的變形例的驅動單元的剖面圖。圖15是本發(fā)明的第一實施方式的變形例的驅動單元的剖面圖。圖16是本發(fā)明的第一實施方式的變形例的驅動單元的剖面圖。
圖17是本發(fā)明的第一實施方式的變形例的驅動單元的剖面圖。圖18是本發(fā)明的第一實施方式的變形例的驅動單元的剖面圖。附圖標記說明1驅動單元；12軸；14輸出部；16驅動體；18旋轉傳遞機構；20切換機構；32行星齒輪機構；34環(huán)齒輪；36第一行星齒輪；38第二行星齒輪；40齒輪架；42第一太陽齒輪；44第二太陽齒輪；50第一單向離合器；52第二單向離合器；64第一離合機構；66第二離合機構；70操作機構；100腳踏板；101曲柄；102曲柄軸；103鏈輪；104鏈條；105后鏈輪；106后車軸；111機殼；112軸承；113軸承；114第一齒輪；120馬達；121定子；122安裝部；123轉子；124a、124b軸承；125減速機構；126行星齒輪機構；130轉矩傳遞部件；131轉矩合成部件；132單向離合器；133旋轉支承部；134軸承；140變速機構；141第二齒輪；142第三齒輪。
具體實施例方式<第一實施方式>圖1是表示組裝有本發(fā)明的驅動單元的電動輔助自行車的一例的右側面圖。該電動輔助自行車在將作用于腳踏板100的踏力經由所謂曲柄101 —曲柄軸102 —驅動單元I —前鏈輪103 —鏈條104 —后鏈輪105的路徑而傳遞給后車輪的車軸106的過程中，將馬達輸出合成而作為輔助動力，對行駛進行輔助。通常，由轉矩檢測機構檢測作用于曲柄軸102的轉矩，其檢測值超過設定值時啟動馬達，產生與不足量對應的轉矩作為輔助動力。轉矩檢測機構例如包括曲柄軸102上的磁應變元件和檢測線圈，檢測曲柄軸102的扭力。包含輔助用的馬達的驅動單元I一般配置在車架的座管的下端部和車架的下管的后端部的連結部附近，馬達驅動用的電池沿后載物架、下管或座管配置。本發(fā)明的特點是以同軸構成曲柄軸和馬達的輸出軸，再算上變速機構的軸，則以兩軸構成驅動單元。以下說明驅動單元I的結構和功能。圖2是本發(fā)明的第一實施方式的驅動單元的剖面圖。如圖2所示，在本驅動單元I中，曲柄軸102內插在機殼111的貫通孔IllA中，經由軸承112、113旋轉自如地支承在機殼111上。在曲柄軸102的兩端可拆裝地安裝有曲柄臂101。曲柄臂101配置在機殼111的外部。<輔助用馬達的結構>馬達(電動機)120以其旋轉軸與曲柄軸102的旋轉軸同軸的方式配置。馬達120的定子121被卷繞勵磁用線圈并配置在曲柄軸102的同心圓上，通過安裝部122固定在機殼111上。轉子123旋轉自如地支承在曲柄軸102上。轉子123例如具有在周向上具有多個磁極的磁鐵(未圖示)和保持磁鐵的磁鐵保持部(未圖示)。本實施方式的馬達是轉子123被定子121包圍而設置的內轉子式馬達。轉子123通過在曲柄軸向上隔開間隔配置的第一軸承124a以及第二軸承124b而旋轉自如地支承在曲柄軸102上。另外，馬達120由省略圖示的變頻器驅動。變頻器由未圖示的控制部驅動，控制部對應踏力以及速度來控制變頻器。<減速機構的結構>減速機構125將轉子123的旋轉傳遞給轉矩傳遞部件130，將轉矩傳遞部件130的旋轉傳遞給轉子123。減速機構125具有行星齒輪機構126。行星齒輪機構126具有太陽齒輪126a、配置在太陽齒輪126a的外周側的內齒輪126b、與太陽齒輪126a和內齒輪126b嚙合的多個(例如三個)行星齒輪126c。太陽齒輪126a固定在轉子123上。內齒輪126b設于安裝部122上。多個行星齒輪126c由轉矩傳遞部件130旋轉自如地支承。轉矩傳遞部件130是所謂的齒輪架(carrier)。各行星齒輪126c具有齒數不同的第一以及第二齒輪部。第一齒輪部的齒數比第二齒輪部的齒數多。第一齒輪部與太陽齒輪126a嚙合,第二齒輪部與內齒輪126b嚙合。轉矩傳遞部件130經由單向離合器132和旋轉支承部133能夠旋轉地支承在轉矩合成部件131 (詳細內容后述)的內側面上。旋轉支承部133在本實施方式中由滑動軸承(滑”軸受汁)構成，但是也可以由軸承(X U 、構成。旋轉支承部133關于曲柄軸配置在單向離合器132的半徑方向的外側。在該行星齒輪機構126中，由于內齒輪126b相對于機殼111不能旋轉地固定，所以被連結有轉子123的太陽齒輪126a的旋轉減速并傳遞給轉矩傳遞部件130。<連結機構的結構>連結機構設有第一齒輪114和第二齒輪141。將曲柄軸102和變速機構主體140b連結。第一齒輪114設于曲柄軸102的一端部側。第一齒輪114固接在曲柄軸102上,與曲柄軸102—體旋轉。第一齒輪114例如可以由三角花鏈(serration)可拆裝地安裝在曲柄軸102上。第二齒輪141是對變速機構140輸入轉矩的部件，與第一齒輪114嚙合。連結機構隔著馬達120設于轉矩合成部件131和前鏈輪103的相反側。<變速機構的結構>變速機構140由變速機構用馬達單元140a和變速機構主體140b構成。變速機構用馬達單元140a根據裝接在手把上的變速操作部(未圖示)上的騎乘者的指示來使后述的變速機構主體140b的卡止體88旋轉規(guī)定的相位。作為變速機構用馬達單元140a例如能夠利用日本專利第3529723號公開的公知的馬達單元。變速機構主體140b是能夠選擇多個齒數比的變速器。變速機構主體140b在本實施方式中包括能夠選擇多個變速檔的具有至少一個行星齒輪和太陽齒輪的旋轉傳遞機構和使這些齒輪的一部分能夠轉動或不能轉動的控制機構。圖2是以3檔切換的變速機構為例圖示變速機構主體140b的詳細說明圖。<變速機構主體的結構>變速機構主體140b如圖3所示，設有軸12、輸出部14、驅動體(輸入部)16、旋轉傳遞機構18、切換機構20。軸12能夠不能旋轉地裝接在機殼111上。另外，為了說明上方便，圖3中，變速機構主體140b的朝向與圖2的變速機構主體140b的朝向左右相反。輸出部14以及驅動體16形成為筒狀。輸出部14與驅動體16 —起覆蓋旋轉傳遞機構18以及切換機構20。輸出部14的一端(圖3左端)經由軸承22a旋轉自如地支承在軸12上。驅動體16經由軸承22b旋轉自如地支承在軸12上。輸出部14的另一端(圖3右端)經由軸承22c旋轉自如地支承在驅動體16上。軸承22a具有與軸12的后述的第二陽螺紋部26螺紋連接的球壓部23a、形成在輸出部14的一端內周面上的球承部23b、以及配置在球壓部23a與球承部23b之間的鋼球23c。軸承22b具有止旋在軸12的后述的止旋槽27b中的球壓部23d、形成在驅動體16的一端內周面的球承部23e、以及配置在球壓部23d與球承部23e之間的鋼球23f。軸承22c具有形成在驅動體16的外周面的球壓部23g、形成在輸出部14的另一端內周面的球承部23h、以及配置在球壓部23g與球承部23h之間的鋼球23i。
〈軸的結構〉如圖4所示，軸12在兩端部具有用于通過螺母116 (參照圖2)而固定在形成于機殼111上的插入口 115 (參照圖2)中的第一陽螺紋部24a、24b。在第一陽螺紋部24a、24b上形成有止旋在插入口 115中的平行形成的止旋部25a、25b。在第一陽螺紋部24a的軸向內側形成有用于裝接軸承22a的第二陽螺紋部26。在第一陽螺紋部24b的軸向內側間隔180度沿軸向形成有用于止旋軸承22b以及切換機構20的結構部件的寬度不同的兩個止旋槽27a、27b。在軸12的軸向的中央部間隔180度向徑向突出地形成有起到作為切換機構20的單向離合器的作用的第一突起部28和起到止旋的作用的第二突起部29。在第二突起部29的軸向的中央部形成有定位凹部29a。〈輸出部的結構〉輸出部14能夠繞軸12自由旋轉。如圖3所示，輸出部14是從一端(圖3左端)向另一端(圖3右端)以階梯狀擴徑的筒狀的部件。在輸出部14的外周部不能旋轉地裝接有第三齒輪142。輸出部14能夠與第三齒輪142—體旋轉。<驅動體的結構>驅動體16是裝接在軸12與輸出部14之間且相對于該兩者不能自由旋轉的筒狀的部件。驅動體16朝向一端(圖3右端)以階梯狀縮徑。在驅動體16的輸出部14的相反側的端部上裝接有第二齒輪141。驅動體16能夠與第二齒輪141 一體旋轉。 <旋轉傳遞機構的結構>旋轉傳遞機構18具有能夠將驅動體16的旋轉變速為多個(例如三個)變速檔并傳遞給輸出部14的行星齒輪機構32。行星齒輪機構32具有環(huán)齒輪34、第一行星齒輪36、第二行星齒輪38、自由旋轉地支承第一以及第二行星齒輪36、38的齒輪架40、與第一行星齒輪36嚙合的第一太陽齒輪42、以及與第二行星齒輪38嚙合的第二太陽齒輪44。環(huán)齒輪34形成在驅動體16的另一端側(圖3左側)的內周面上。第一行星齒輪36是與環(huán)齒輪34哨合的至少一個齒輪。第二行星齒輪38能夠與第一行星齒輪36 —體旋轉,是齒數比第一行星齒輪36多的至少一個(例如30個)齒輪。本實施方式中，第一行星齒輪36與第二行星齒輪38 —體形成，但是也可以分體形成。齒輪架40旋轉自如地支承在周向上等間隔配置的各三個第一以及第二行星齒輪36、38，并且能夠繞軸12自由旋轉。第一太陽齒輪42是繞軸12旋轉、與第一行星齒輪36嚙合的齒輪。第二太陽齒輪44是與第二行星齒輪38嚙合的齒輪。齒輪架40通過與軸12平行配置的多根(例如三根)支承軸40a支承第一以及第二行星齒輪36、38。另外，旋轉傳遞機構18還具有第一單向離合器50和第二單向離合器52。第一單向離合器50具有旋轉自如地裝接在軸12上的筒狀的第一爪支承部54。第一爪支承部54與齒輪架40能夠一體旋轉地連結。第一爪支承部54在外周面具有起伏自如地裝接后述的第一離合爪55的、在周向上隔開間隔地配置的多個(例如6個)第一裝接凹部54a。另外，與第一裝接凹部54a鄰接地在一端(圖3右端)具有與齒輪架40能夠一體旋轉地連結的連結凹部54b。如圖3所示，第一爪支承部54由裝接在軸12的外周面上的止動圈53限制軸向的移動。如圖5所示，第一單向離合器50僅將與齒輪架40連結的第一爪支承部54的前進方向的箭頭A所示的旋轉傳遞給輸出部14。第一單向離合器50還具有起伏自如地裝接在第一裝接凹部54a上的多個(例如6個)第一離合爪55和以與第一離合爪55嚙合的方式形成在輸出部14的內周面上的第一棘齒56。第一離合爪55被裝接在第一爪支承部54的外周面上的環(huán)狀的第一彈簧部件57被朝向與第一棘齒56嚙合的起立姿勢施力。如圖6所示，第二單向離合器52阻止第一行星齒輪42的前進方向的相反方向的箭頭B所示的旋轉。如圖3所示，第二單向離合器52具有與軸12不能旋轉地連結的筒狀的第二爪支承部58。如圖6所示，第二爪支承部58在內周面向徑向內側突出地形成具有與軸12的第二突起部29卡合的卡合凹部58a的止旋部58b。第二爪支承部58通過與定位凹部29a卡合的定位銷59限制軸12方向的移動。定位銷59配置在沿第二爪支承部58的徑向配置的固定孔58中。由此，第二爪支承部58與軸12不能旋轉且不能軸向移動地連結。第二爪支承部58在外周面具有起伏自如地裝接后述的第二離合爪60的、在周向上隔開間隔地配置的多個(例如2個)第二裝接凹部58d。另外，在外周面具有用于卡止切換機構20的后述的第一扭簧97的另一端97b的彈簧卡止孔58e。第二單向離合器52還具有配置、起伏自如地裝接在第二裝接凹部58d上的多個(例如2個)第二離合爪60和以與第二離合爪60嚙合的方式形成在第一太陽齒輪42的內周面上的第二棘齒61。第二棘齒60被裝接在第二爪支承部58的外周面的環(huán)狀的第二彈簧部件62朝向與第二棘齒61嚙合的起立姿勢施力。<切換機構的結構〉如圖3所示，切換機構20具有能夠例如由變速機構用馬達單元140a的馬達的輸出軸的旋轉而移動的移動部件63。另外，切換機構20還具有對應移動部件63的移動而能夠將驅動體16和齒輪架40切換為連結狀態(tài)和連結解除狀態(tài)的第一離合機構64、對應移動部件63的移動而能夠將第二太陽齒輪44切換為旋轉可能狀態(tài)和旋轉不能狀態(tài)的第二離合機構66、以及對應移動部件63的移動而能夠對第一以及第二離合機構64、66進行切換操作的操作機構70。〈移動部件的結構〉如圖3和圖8所示，移動部件63具有與變速機構用馬達單元140a卡合的卡止體88 (參照圖3)、能夠與卡止體88連動的第一操作筒90、以及能夠與第一操作筒90連動的第二操作筒92。卡止體88以由與第一陽螺紋部24b螺紋連接的螺母160以及變速機構用馬達單元140a而按壓在軸承22b的球壓部23d上的狀態(tài)轉動自如地配置在軸12的外周面上。在卡止體88上卡止有變速機構用馬達單元140a的驅動用環(huán)部(未圖示)。卡止體88由變速機構用馬達單元140a的動作而轉動。卡止體88由變速機構用馬達單元140a的動作而被定位在從第一位置到第三位置的三個位置上。以下將第一位置記作高速位置、將第二位置記作中間位置、將第三位置記作低速位置。例如，卡止體88當由裝接在手把上的變速操作部(未圖示)指示低速動作時被配置在低速位置上，當由變速操作部(未圖示)指示高速動作時被配置在高速位置上。第一操作筒90轉動自如地裝接在軸12的外周面上。如圖8所示，第一操作筒90在一端(圖8右端)具有與卡止體88卡合的沿軸向延伸的圓弧狀的一對卡合突起90a。在該卡合突起90a的末端形成有與卡止體88卡合的、周向長度稍短的卡止部90c。該卡止部90c與卡止體88的內周面卡合,從而第一操作筒90與卡止體88的轉動連動而被定位在前述的三個位置中的任一位置上。卡合突起90a在后述的凸輪部件80的通過凹部80b中通過而卡止在卡止體88上。在第一操作筒90的另一端(圖8左端)形成有與第二操作筒92連結的一對第一連結片90b。第一連結片90b的末端部90d其周向長度比基端部短。另外，在第一操作筒90的外周面上形成有卡止后述的第二扭簧98的一端(圖8右端)98a的彈簧卡止孔90e。第二操作筒92在一端(圖8右端)具有與第一操作筒90的第一連結片90b卡合的圓弧狀的一對第二連結片92a。第二連結片92a的末端部92b其周向長度比基端部短。如圖13所示，第一連結片90b與第二連結片92a形成為能夠相對轉動規(guī)定角度α (例如40度)程度。另外，在第二操作筒92的另一端(圖8左端)一體形成有用于控制第二離合機構66的一對第二控制部件85。<第一離合機構的結構>如圖3、圖7和圖8所示，第一離合機構64具有配置在驅動體16與齒輪架40之間的第三單向離合器72和將第三單向離合器72控制為連結狀態(tài)和連結解除狀態(tài)的第一控制部件73。第三單向離合器72僅將驅動體16的前進方向的箭頭C所示的旋轉傳遞給齒輪架40。如圖7所示，第三單向離合器72具有起伏自如地裝接在形成于驅動體16的內周面上的多個(例如2個)第三裝接凹部16b上的第三離合爪74、和以與第三離合爪74嚙合的方式形成于齒輪架40的一端(圖3右端)外周面的第三棘齒75。第三離合爪74被裝接在驅動體16的內周面上的環(huán)狀的第三彈簧部件76朝向與第三棘齒75嚙合的起立姿勢施力。如圖8所示，第一控制部件73具有與軸12不能旋轉地連結的凸輪部件80、能夠繞軸旋轉的凸輪承載部件81。凸輪部件80是有底筒狀的`部件，在內周面具有與軸12的止旋槽27a卡合的卡止突起80a。另外，在內周面具有使第一操作筒90的卡合突起90a通過的圓弧狀的通過凹部80b。通過凹部80b具有比卡合突起90a的周向長度長的周向長度以容許第一操作筒90的規(guī)定范圍(例如大致40度)的轉動。在凸輪部件80的筒狀部的端面上形成有與凸輪承載部件81卡合的一對傾斜凸輪80c。傾斜凸輪80c由在周向上傾斜的傾斜面構成。如圖9和圖10所示，凸輪承載部件81是環(huán)狀的部件，在其內周面向徑向內側突出地形成與傾斜凸輪80c卡合的一對凸輪承載銷81a。另外，在一端面(圖8進深內側端面)形成有將第三離合爪74切換為與第三棘齒75嚙合的起立姿勢和從第三棘齒75離開的伏臥姿勢的多個(例如8個)控制面81b。控制面81b具有在周向上隔開間隔配置的、在周向和徑向上傾斜的凸輪面。如圖3所示，凸輪承載部件81被配置在其與齒輪架40之間的盤簧83向軸向外側(圖3右側)施力。當操作機構70的后述的轉動部件94繞圖8的順時針轉動時，由該轉動使凸輪承載銷81a卡合在凸輪部件80的傾斜凸輪80c上，凸輪承載部件81抵抗盤簧83的施力而向軸向內側(圖3左側)移動。由該向軸向內側的移動，使得控制面81b將第三離合爪74從起立姿勢向伏臥姿勢按壓。由此，第三單向離合器72變?yōu)檫B結解除狀態(tài)。另外，當轉動部件94繞圖8的逆時針轉動時，返回連結狀態(tài)。<第二離合機構的結構>如圖11以及圖12所示，第二離合機構66具有配置在軸12與第二太陽齒輪44之間的第四單向離合器84和將第四單向離合器84控制為連結狀態(tài)和連結解除狀態(tài)的第二控制部件85。第四單向離合器84當處于圖11所示的連結狀態(tài)時，禁止第二太陽齒輪44的前進方向的箭頭D所示的旋轉。第四單向離合器84具有起伏自如地裝接在形成于第二太陽齒輪44的內周面的多個(例如兩個)第四裝接凹部44a上的第四離合爪86、和以與第四離合爪86嚙合的方式形成在軸12的外周面的第一突起部28。第四離合爪86被裝接在第二太陽齒輪44的內周面上的環(huán)狀的第四彈簧部件87向與第一突起部28嚙合的起立姿勢施力。第二控制部件85是與第二操作筒92 —體形成的圓弧狀剖面的一對部件。第二控制部件85接近軸12的第一突起部28的圖3右側面配置。第二控制部件85通過繞第二操作筒92的軸的轉動而在圖11所示的連結位置與圖12所示的連結解除位置之間轉動。當第二控制部件85轉動到連結解除位置時，第四離合爪86被向伏臥姿勢側按壓，第四單向離合器84變?yōu)檫B結解除狀態(tài)，第二太陽齒輪44能夠向前進方向旋轉。<操作機構的結構>如圖3和圖8所示，操作機構70具有與第二操作筒92連動而轉動的轉動部件94、和與第二操作筒92連動而轉動的復歸部件96。另外，操作機構70具有第一扭簧97和第二扭簧98。轉動部件94是沖壓成型金屬板而形成的圓板狀的部件。轉動部件94設置用于使凸輪承載銷81對應卡止體88的轉動而轉動。轉動部件94具有大致墊圈狀的主體部94a、從主體部94a的外周部兩側折曲90度而突出的一對卡合片94b。在主體部94a的內周面
形成有與第一操作筒90的第一連結片90b的末端部90d卡合的第--合凹部94c和與第
二操作筒92的第二連結片92a的末端部92b卡合的第二卡合凹部94d。在卡合片94b的中央部分形成有沿軸向移 動自如地夾持凸輪承載部件81的凸輪承載銷81a的夾持槽94e。在一方的卡合片94b上形成有卡止第二扭簧98的另一端98b的彈簧卡止孔94f。復歸部件96是沖壓成型金屬板而形成的圓板狀的部件。復歸部件96設置用于將第一扭簧97的施力傳遞給第一以及第二操作筒90、92，使第一以及第二操作筒90、92繞圖8的逆時針轉動。復歸部件96在內周側具有與第一操作筒90的第一連結片90b的末端部90d卡合的第一卡合凹部96a、和與第二操作筒92的第二連結片92a的末端部92b卡合的第二卡合凹部96b。另外,在側部形成有卡止第一扭簧97的一端(圖8右端)97a的彈簧卡止孔96c。第一扭簧97例如是扭曲盤簧，起到作為第一以及第二操作筒90、92的復位彈簧的作用。即、當變速機構用馬達單元140a要從高速位置朝向中速位置、或從中速位置朝向低速位置定位時，使第一以及第二操作筒90、92以及卡止體88繞圖8的逆時針轉動。第一扭簧97如前所述其一端97a卡止在復歸部件96上，另一端97b卡止在相對于軸12不能旋轉的第二爪支承部58上。第二扭簧98例如是扭曲盤簧，用于使第一操作筒90與第二操作筒92連動。具體地，其設置用于當第三單向離合器72或第四單向離合器82不能以動力傳遞狀態(tài)進行切換操作時，解除動力傳遞狀態(tài)，之后使第二操作筒92轉動。如前所述,第二扭簧98其一端98a卡止在第一操作筒90上，另一端卡止在轉動部件94上。因此，第一操作筒90的轉動經由第二扭簧98以及轉動部件94傳遞給第二操作筒92。
<切換機構的動作>接著，關于基于變速機構用馬達單元140a的動作的切換機構20的動作進行說明。當由變速機構用馬達單元140a的動作使卡止體88定位在高速位置上時，在第一離合機構64中，第一控制部件73的凸輪承載銷81配置成從第三單向離合器的第三離合爪74離開。因此，第三單向離合器變?yōu)檫B結狀態(tài)，驅動體16的旋轉傳遞給齒輪架40。因此，行星齒輪機構32不動作，驅動體16的旋轉經由齒輪架40以及第一單向離合器50直接傳遞給輸出部14。然后，最終驅動體16的旋轉傳遞給第三處理142。從該驅動體16經由齒輪架40傳遞給輸出部14的路徑是不使用行星齒輪機構32的功能的等速傳遞路徑。當由變速機構用馬達單元140a的動作使卡止體88從高速位置定位在中間位置上時，卡止體88轉動，與此對應地、第一操作筒90繞圖8的逆時針轉動。由此，在第一離合機構64中，第一控制部件73的凸輪承載部件81繞圖8的順時針轉動且同時向圖3左方移動，要將第三單向離合器72的第三離合爪74向伏臥姿勢按壓。但是，當騎乘者蹬踏著腳踏板100時，第三單向離合器72的第三離合爪74處于動力傳動狀態(tài)，所以凸輪承載部件81不能按壓第三離合爪74。因此，即使第一操作筒90旋轉，轉動部件94以及第二操作筒92也不旋轉，第二扭簧98撓曲而蓄積力。然后，當騎乘者停止蹬踏腳踏板100時，由第二扭簧98的施力使轉動部件94以及第二操作筒92繞順時針轉動。由此，第一離合機構64變?yōu)檫B結解除狀態(tài)，由設于驅動體16上的環(huán)齒輪34使行星齒輪機構32動作。當處于該中間位置時，第二離合機構66處于圖11所示的連結狀態(tài)。因此，第二太陽齒輪44被阻止反方向的旋轉，環(huán)齒輪34向前進方向旋轉后，第二太陽齒輪44不旋轉，以由第二行星齒輪38以及第二太陽齒輪44的嚙合決定的減速比來將驅動體16的旋轉減速，使齒輪架40向前進方向旋轉。該旋轉經由第一單向離合器50傳遞給輸出部14。因此，輸出部14的旋轉的減速程度比高速位置時大。另外，當騎乘者未蹬踏腳踏板100時，轉動部件94以及第二操作筒92與第一操作筒90連動轉動。從該驅動體16由第二行星齒輪38以及第二太陽齒輪44的作用而齒輪架40減速的路徑為兩個減速傳遞路徑中高速側的減速傳遞路徑。當由變速機構用馬達單元140a的動作使卡止體88從中速位置轉動到低速位置，則第一離合機構64依然保持連結解除狀態(tài)。另外，在第二離合機構66中如圖12所示，第二控制部件85在轉動方向上與軸12的第一突起部28重合。因此，第四離合爪86變?yōu)椴荒芘c第一突起部28嚙合，第二離合機構66變?yōu)檫B結解除狀態(tài)。因此，第二太陽齒輪44變?yōu)槟軌蛟陔p方向上轉動，不能起到作為太陽齒輪的功能。結果，以由第一行星齒輪36以及第一太陽齒輪42的嚙合決定的減速比將驅動體16的旋轉減速，使齒輪架40向前進方向旋轉。這時，由于第一太陽齒輪42比第二太陽齒輪44齒數多，所以比中間位置時進一步減速，使齒輪架40向前進方向旋轉。從該驅動體16由第一行星齒輪36以及第一太陽齒輪42的作用而進一步減速的路徑是兩個減速傳遞路徑中低速側的減速傳遞路徑。另一方面，當由變速機構用馬達單元140a的動作而從低速位置向高速位置操作時，由第一扭簧97的施力而經由復歸部件96使第二操作筒92繞圖8的順時針轉動，與此對應地第一操作筒90以及轉動部件94也繞圖8的逆時針轉動，向高速位置側實現變速動作。
〈轉矩合成部件〉轉矩合成部件131設于曲柄軸102的另一端部側。形成為環(huán)狀，具有沿曲柄軸102延伸的第一環(huán)狀部分和從第一環(huán)狀部分的端部關于曲柄軸102在徑向上延伸的第二環(huán)狀部分。第二環(huán)狀部分配置在第一環(huán)狀部分的馬達側的端部。轉矩合成部件131的外周部由齒輪131a構成。齒輪131a形成在第二環(huán)狀部分的外周部。轉矩合成部件131的外周部與第三齒輪142嚙合。轉矩合成部件131的內周部經由單向離合器132與轉矩傳遞部件130連結。在第一環(huán)狀部分的內周部形成單向離合器132的離合槽。在轉矩合成部件131上還設有支承轉矩傳遞部件130的旋轉的旋轉支承部133。旋轉支承部133設于第二環(huán)狀部分。在轉矩合成部件131的內周部設置軸承113，轉矩合成部件131能夠旋轉地支承曲柄軸102。在第一環(huán)狀部分的內周部上設置軸承113。在轉矩合成部件131的外周部上設置軸承134，轉矩合成部件131由機殼111能夠旋轉地支承。在第一環(huán)狀部分的外周部設置軸承134。軸承113和單向離合器132隔著第一環(huán)狀部分接近設置。在轉矩合成部件131上以能夠與轉矩合成部件131 —體旋轉的方式安裝有鏈輪103。轉矩合成部件131的端部(第一環(huán)狀部分的端部)從機殼111的孔IllA向外部突出。在該轉矩合成部件131的第一環(huán)狀部分的端部上例如通過螺栓可拆裝地安裝鏈輪103。<驅動單元的動作>接著，關于該驅動單元的動作進行說明。基于騎乘者的踏力的轉矩向曲柄101 —曲柄軸102 —第一齒輪114 —第二齒輪141 —變速機構主體140b —第三齒輪142 —轉矩合成部件131經由變速機構傳遞。另一方面，來自馬達的輸出轉矩向減速機構125 —轉矩傳遞部件130 —單向離合器132 —轉矩合成部件131傳遞。轉矩合成部件131將這兩個轉矩合成，并向鏈輪103傳遞合成后的轉矩。由此，實現馬達的輔助。<第一實施方式的效果>接著，關于本實施方式的效果進行說明。本實施方式的驅動單元由于將曲柄軸和輔助用馬達的輸出軸同軸，所以能夠實現同時具有變速機構以及輔助行駛用的馬達的輕量且緊湊的驅動單元。另外，由于不施加馬達的輸出轉矩作為變速機構的輸入轉矩，所以即使變速機構是具有與內裝變速機構相同的行星齒輪機構的變速機構，騎乘者也能夠順暢地進行檔的切換。另外，由于能夠通過變速機構選擇多個齒輪比，所以能夠有效地進行基于馬達的輔助驅動。另外，在本實施方式的變速機構140中，通常使用的輔助自行車中使用頻率較高的最高速階段中不使用行星齒輪機構32的減速傳遞路徑。因此，使用結構復雜的行星齒輪機構的頻度變低，能夠維持變速機構140的較高的耐久性。另外，在本實施方式中，以卡止體88以及第一以及第二操作筒繞軸旋轉的類型的變速機構為例說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。例如也能夠使用與具有雙臂曲柄(bellcrank)和由雙臂曲柄而在軸向上移動的推桿的內裝變速輪轂的機構同樣的變速機構構成本發(fā)明的驅動單元。圖14表示使用這樣的變速機構的一例。圖14中公開的變速器主體140b是日本專利第3428559號公報中公開的內裝變速輪轂，該變速器140設置接收裝接在手把上的變速操作部(未圖示)的指示而動作的雙臂曲柄的變速指示機構140c來代替變速機構用馬達單兀140a。另外,變速器主體140b含有由雙臂曲柄而在軸向上移動的推桿(未圖示)。另外，變速機構140以三個檔的結構為例進行了說明，但是變速機構140不限于上述情況。例如，變速機構140也可以是5檔、7檔、8檔、11檔或此外的其他檔。圖15、16、17、18中，與圖2的變速機構對應的部件分別使用相同的附圖標記進行表示。另外，5檔、7檔、8檔、11檔的變速機構主體140b分別與日本專利第4564978號公報、日本專利第3184230號公報、日本專利第3654845號公報、日本專利第4705131號公報中公開的內容相同。本領域技術人員可知在這些結構中與第一實施方式起到相同的效果。另外，上述變速機構的結構不限于此，也可以是至少包含減速機構和加速機構的任一個的變速機構。在以上的實施方式以及變形例的說明中，說明了從曲柄軸向變速機構140的轉矩的傳遞、從變速機構140向轉矩合成部件131的轉矩的傳遞經由齒輪進行的情況。但是，這些轉矩的傳遞也可以使用傳動帶或傳動鏈進行。另外，連結機構由第一齒輪114以及第二齒輪141構成，但是也可以使用三個以上的齒輪從曲柄軸102向變速機構140傳遞驅動力。另外，也可以在變速機構的輸出部14與轉矩合成部件131之間設置多個齒輪而傳遞驅動力。另外，變速器主體140b也可以代替多級變速器而使用無級變速器。另外，輔助用馬達12可以是刷式馬達，也可以是無刷馬達。另外，輔助用馬達120只要能夠以低速驅動，則可以省略減速機構125。這種情況下，馬達輸出可以原樣地傳遞給單向離合器132。以上的實施方式中，變速由手動進行，但是也可以自動進行變速。這種情況下，設置檢測自行車的速度的速度傳感器，控制部根據速度傳感器的輸出和來自轉矩檢測機構的輸出來控制變速機構用馬達單元140a而進行變速機構140的變速。
權利要求
1.ー種自行車的驅動單元，該自行車的驅動單元設有 具有能夠配置曲柄軸的孔的馬達； 能夠選擇多個齒輪比的變速機構；以及 將所述變速機構的輸出與所述馬達的輸出進行加和的輸出部。
2.如權利要求1所述的自行車的驅動單元，其中，所述曲柄軸的旋轉軸和所述馬達的旋轉軸同軸設置。
3.如權利要求1或2所述的自行車的驅動單元，其中，該自行車的驅動單元還設有所述曲柄軸。
4.如權利要求1 3任一項所述的自行車的驅動單元，其中，在所述輸出部上連接鏈輪。
5.如權利要求1 4任一項所述的自行車的驅動單元，其中，所述馬達的輸出經由單向離合器傳遞給所述輸出部。
6.如權利要求1 5任一項所述的自行車的驅動單元，其中，該自行車的驅動單元還具有減速機構， 所述馬達的輸出經由所述減速機構傳遞給所述輸出部。
7.如權利要求1 4任一項所述的自行車的驅動單元，其中，該自行車的驅動單元還具有減速機構， 所述馬達的輸出輸入給所述減速機構， 所述減速機構的輸出經由單向離合器傳遞給所述輸出部。
8.如權利要求1 6任一項所述的自行車的驅動單元，其中，所述曲柄軸與所述變速機構的輸入部結合。
9.如權利要求1 8任一項所述的自行車的驅動單元，其中，所述變速機構具有行星齒輪機構。
10.如權利要求1 9任一項所述的自行車的驅動單元，其中，所述行星齒輪機構包括具有行星齒輪的齒輪架， 所述齒輪架支承在所述輸出部上。
11.如權利要求1 10任一項所述的自行車的驅動單元，其中，該自行車的驅動單元具有 所述曲柄軸以及所述馬達旋轉的第一旋轉軸；以及 所述變速機構旋轉的第二旋轉軸。
12.如權利要求11所述的自行車的驅動單元，其中，所述變速機構的輸入部以及輸出部繞所述第二旋轉軸旋轉。
13.如權利要求1 12任一項所述的自行車的驅動單元，其中，在所述馬達的旋轉軸線方向的ー側配置所述輸出部，在所述馬達的旋轉軸線方向的另ー側配置連結所述曲柄軸以及所述變速機構的連結機構。
14.如權利要求13所述的自行車的驅動單元，其中，所述連結機構具有齒輪。
15.如權利要求14所述的自行車的驅動單元，其中，所述變速機構的輸入部具有齒輪，并與所述連結機構的所述齒輪嚙合。
16.如權利要求1 15所述的自行車的驅動單元，其中，所述輸出部的旋轉軸設置為與所述曲柄軸的旋轉軸同軸。
17.如權利要求1 16任一項所述的自行車的驅動單元，其中，所述輸出部具有 與所述變速機構的輸出部結合的第一結合部；以及與所述馬達結合的第二結合部。
18.如權利要求17所述的自行車的驅動單元，其中，所述第一結合部具有外齒輪。
19.如權利要求17所述的自行車的驅動單元，其中，所述第二結合部具有內齒輪。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自行車的驅動單元，使同時具有變速機構以及用于輔助行駛的馬達的自行車能夠實現其驅動單元的輕量化和緊湊化。本發(fā)明的自行車的驅動單元設有具有能夠配置曲柄軸的孔的馬達、能夠選擇多個齒輪比的變速機構、以及將變速機構的輸出與所述馬達的輸出進行加和的輸出部。
文檔編號B62M6/40GK103043171SQ20121037759
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者樋野哲也, 渡會悅義 申請人:株式會社島野