CN100343110C - 电动助力自行车 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以使用普通自行车支架，而且有效利用座支柱后方空间的电动助力自行车(1)。其具有车体支架(2)、轴支撑在车体支架前部的前叉(7)上且可被转向车把(8)操纵的前轮(WF)、具有从车体支架后部向后方延伸的左右一对支撑部件(9L、9R)的后叉、位于支撑部件后端之间并被后叉轴支撑的后轮(WR)、被枢轴支撑在车体支架上而可以自由转动的曲柄轴(17)、将施加在曲柄轴上的踏力转矩传递到后轮上的链条(22)、辅助踏力转矩并将辅助转矩传给链条的辅助动力单元(16)，在将辅助动力单元配置在后叉下方的同时，将覆盖构成这个辅助动力单元的减速齿轮组(56)的2次从动齿轮(63)的收纳部件(50)的突出部(84)从下方插入左右一对的支撑部件之间地配置。

Description

电动助力自行车

技术领域

本发明是关于电动助力自行车，更具体的是关于具有依靠人力进行转动操作而转动驱动后轮的曲柄踏板、将作用于这个曲柄踏板的踏力转矩传递到前述后轮的转动传递机构和将辅助转矩传给这个转动传递机构的辅助动力单元的电动助力自行车。

背景技术

在自行车上装备辅助动力单元，将来自被人力蹬踏的曲柄踏板的踏力转矩和来自辅助动力单元的辅助转矩的合力作用于链条上，在这种电动助力自行车上，为了将这个辅助动力单元的转动输出作为辅助转矩传给链条，需要在挂链条的部分加上来自辅助动力单元的转动动力，就需要在座支柱和在这个座支柱后方的后叉处支撑辅助动力单元。由此，例如为了将辅助动力单元配置在后叉的下方，而使用改变了形状的车体支架，将这个后叉配置在比通常更加上方的位置，而从座支柱向后延伸，用于搭载辅助动力单元(例如，参照专利文献1)和将辅助动力单元搭载于座支柱后方的后叉上方处(例如，专利文献2)等。

专利文献1

特开2000-002604号公报(图2)

专利文献2

特开平11-105774号公报(第3页，图1)

但是，在使车体支架改变形状的情况下，则存在需要准备这种特别的支架而造成电动助力自行车的成本提高的问题，另外，在座支柱的后方而且是后叉的上方的位置配置辅助动力单元的话，则有必须将电池箱和电控箱配置在其他的位置上，而难于有效地利用车体的空间的问题。

发明内容

本发明鉴于这样的问题，目的在于提供可以使用一般的自行车支架，而且通过将辅助动力单元配置在后叉下方，而可以有效地利用座支柱后方的空间，制造成本低的电动助力自行车。

为了达到这样的目的，本发明的电动助力自行车，具有车体支架、可掌握方向地枢轴连接在该车体支架的前部的车把架(例如实施方式中的前叉7以及转向车把8)、被自由转动地安装在车把架下端的前轮、由与车体支架的后部连成一体且向后方延伸的左右一对支撑部件组成的后叉、位于该左右一对支撑部件之间且可自由转动地安装在后叉上的后轮、被枢轴支撑并可自由转动地安装在车体支架上的曲柄踏板、将踩踏该曲柄踏板而作用于该曲柄踏板上的踏力转矩传递到后轮上的转动传递机构(例如，在实施方式中由驱动链轮21、从动链轮23以及链条22构成的链条机构)、辅助踏力转矩并将辅助转矩传给转动传递机构的辅助动力单元，辅助动力单元具有电动机(例如，实施方式中的电动机15)、将来自该电动机的转动输出进行减速的减速齿轮15机构(例如，实施方式中的减速齿轮组56)、将被减速齿轮机构减速的转动输出作为辅助转矩传递到转动传递机构的辅助动力传递部(例如，实施方式中的辅助链轮24)、至少覆盖了减速齿轮机构的收纳部件(例如，实施方式中的罩50)，在辅助动力单元配置在后叉的下方的同时，收纳部件具有覆盖构成减速齿轮机构的大直径齿轮且向外部突出的突出部，突出部被配置在左右一对支撑部件之间，所述曲柄踏板具有可以自由转动的由所述车体支架支撑的曲柄轴，所述电动机配置在所述曲柄轴的后方下方，并且在支撑部件的下方。

通过这样的构成，可以将普通的车支架用于安装辅助动力单元的自行车支架，所以可以降低成本。另外，由于将辅助动力单元配置在后叉下方，所以可以在后叉上方有效地利用座支柱后方的空间，可在那里配置电池箱和电控箱等。另外，由于可以将重量大的辅助动力单元配置在下方，在可以降低重心稳定地行进的同时，由于有曲柄踏板和链条、以及链罩等，可以使辅助动力单元不显眼。

另外，优选将收纳部件的突出部的上部配置在从侧面看与后叉的上面几乎相等的位置上，通过这样的构成，可以进一步降低电动助力自行车的重心位置。

另外，减速齿轮机构具有与电动机的电动机轴平行地延伸且被可以自由转动地配置在收纳部件上的第1转动轴、形成在该第1转动轴上且与形成在电动机轴上的1次减速主动齿轮相啮合的1次减速从动齿轮，在将电动机的电动机轴设置于曲柄踏板附近的同时，优选将电动机轴和第1转动轴配置成从侧面看相对于地面呈近似水平地并列地配置，通过这样的构成，可以在确保辅助动力单元的底面距离地面有一定高度的同时，确保在第2转动轴上形成的辅助动力传递部分上构成转动传递机构的卷挂传递部件(例如，实施方式中的链条22)的卷绕角。

另外，减速齿轮机构具有与第1转动轴平行地延伸且被可以自由转动地配置在收纳部件上的第2转动轴、形成在该第2转动轴上且与在第1转动轴上形成的2次减速主动齿轮相啮合的2次减速从动齿轮，从侧面看第2转动轴被配置在第1转动轴的上方是理想的，通过这样的构成，可以确保辅助动力单元的底面距离地面有一定高度。

附图说明

图1是涉及本发明的电动助力自行车的侧面图。

图2是涉及本发明的电动助力自行车的主要部分的放大图，图2(A)是装了辅助单元的情况下的侧面图，图2(B)是将辅助单元拆下的情况下的侧面图。

图3是涉及本发明的电动助力自行车曲柄轴以及驱动链轮附近的截面图。

图4是图3的IV-IV截面图。

图5是图2(A)的V-V截面图。

图6是图2(A)的VI-VI截面图。

图7是图2(A)的VII-VII截面图。

图8是左罩半体的侧面图。

图9是右罩半体的侧面图。

图10是电动机的截面图。

图11是图10的XI-XI截面图。

图12是图10的XII-XII截面图。

图13是电动机定子线圈的配线图。

图14是踏力检测装置的传感器部分的主要部分的截面图。

图15是踏力检测装置的传感器部分的正面图。

图16是第1感应体的正面图。

图17是第2感应体的截面图。

图18是第2感应体的截面图。

图19是表示由线圈产生的磁通贯通的磁回路的模式图。

图20是表示第1感应体和第2感应体咬合程度的图，(A)为踏力转矩小时的图，(B)为踏力转矩大时的图。

图21是控制装置的踏力检测回路。

图22是表示线圈的电压和踏力关系的图，(A)是在图21的a点的波形，(B)是在图21的b点的波形，(C)是表示在图21的c点的线圈电压与踏力关系的图。

符号说明：1电动助力自行车；2车体支架；7前叉；8转向车把；9后叉；9L、9R支撑部件；15电动机；16辅助动力单元；17曲柄轴；18L、18R曲柄；21驱动链轮；22链条(卷挂传动部件)；23从动链轮；24辅助链轮(辅助动力传递部分)；50罩(收纳部件)；56减速齿轮组(减速齿轮机构)；57电动机轴；59第1转动轴；64第2转动轴；84突出部；WF前轮；WR后轮。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。首先使用图1以及图2对本发明的电动助力自行车进行说明。图2(A)是从左面看的本发明的电动助力自行车的主要部分，图2(B)是在图2(A)中将辅助动力单元16拆下的情况下的侧面图。但是，在图2(B)中，图示了如后述的辅助链轮24和惰轮25以及支撑这个惰轮25的支撑部件83的一部分。

电动助力自行车1具有车体支架2，这个车体支架2由位于其前部而向上下方向延伸的车头立管3和从车头立管3向后下方延伸的下降管4、被固定在下降管4的后端而向左右延伸的支撑管5(参照图5)、从支撑管5向上方立起的座管6组成。在车头立管3上，向下方延伸的前叉7被可以自由转向地支撑，前轮WF被轴支撑于这个前叉7的下端。另外，在前叉7的上端设置连成一体的转向车把8，操纵这个转向车把8即可以操纵被轴支撑在这个前叉7上的前轮WF。

从支撑管5向后方的一侧上配置后叉9，该后叉9具有与这个支撑管5形成一体而与地面平行那样呈一直线地向后方延伸的一对支撑部件9L、9R，后轮WR被作为驱动轮轴支撑在这个左右一对的支撑部件9L、9R的后端部之间。另外，左右一对的拉杆10被设置在座管6的上部和两个支撑部件9L、9R的后部之间。

上端具有车座11的座支柱12被可以调节车座11的上下位置那样地装在座管6上。另外，在座管6的后端部可以插上和脱开那样地收纳电池B的电池箱13、电控箱14被上下排列地设置在座管6的后端部。然后，在后叉9的下方，配置具有借助电控箱14而由电池B供电的作为辅助转矩发生部件的电动机15的辅助动力单元16，这个辅助动力单元16被支撑管5以及支撑部件9L、9R所支撑。

在车体支架2的支撑管5上，同轴贯通这个支撑管5的曲柄轴17被轴支撑，另外，具有被配置在这个曲柄轴17的左端以及右端上而可以自由转动的踏板的曲柄18L、18R被分别固定地连接，曲柄轴17、曲柄18L、18R以及被装在这个曲柄18L、18R上的踏板构成曲柄踏板。这样，曲柄18L、18R受到骑电动助力自行车1的骑车人的踏力而可以使曲柄轴17转动，这个曲柄轴17被可以自由转动地支撑在车体支架2上。

在曲柄轴17上，设置依靠后述的动力传递装置传递曲柄轴17的转动的驱动链轮21，驱动链轮21的转动通过链条22被传递到后轮WR侧的从动链轮23上。在驱动链轮21的后方，设置将来自辅助动力单元16的辅助转矩传递到链条22上的辅助链轮24。另外，在辅助链轮24的后方，设置为了加大链条22相对于这个辅助链轮24的卷绕角的惰轮25。

另外，在本实施例中，采用了将踏力转矩以及辅助转矩从驱动链轮21和辅助链轮24通过链条22传递到从动链轮23上的链条机构，也可以使用皮带机构将踏力转矩以及辅助转矩传递到后轮WR上。

接下来，参照图3以及图4，对于被装在曲柄轴17上的动力传递装置进行说明。在被固定于下降管4上的支撑管5的两端顺螺纹插入盖板19L、19R。在这个盖板19L、19R和曲柄轴17上形成的台阶之间分别嵌插滚珠轴承20L、20R。即，滚珠轴承20L、20R承受加在曲柄轴17上的推力方向以及径向的荷重而相对于支撑管5可以自由转动地支撑曲柄轴17。

在曲柄轴17上，固定第1单向离合器26的内轮27。另外，驱动链轮21通过轴衬27A可以自由转动地被支撑在这个内轮27的外周。驱动链轮21的推力方向的位置被螺母28A和板28B所限制。

在驱动链轮21上整体地设置盖体29，在被这些驱动链轮21和盖体29所包围的空间内，设置传递板30。这个传递板30与驱动链轮21同轴，而且在以曲柄轴17为轴的转动方向上相互可以有预定量的偏移那样被支撑。

驱动链轮21跨过传递板30，形成多个(在此为6个)窗31，在这个窗31的内侧分别收容压缩螺旋弹簧32。在驱动链轮21以及传递板30之间相互地产生转动方向的偏移时，压缩螺旋弹簧32产生相对于偏移的抗力那样进行作用。

在传递板30的衬套的内周形成作为第1单向离合器26的外轮的棘轮齿33，这个棘轮齿33被内轮27所支撑、与依靠弹簧34向放射方向上加力的棘轮爪(在这里有3个)相结合，在这个第1单向离合器26上设置用于防尘的罩36。

通过这样的第1单向离合器26，踏曲柄18L、18R而使曲柄轴17正转时，通过弹簧34，棘轮爪35向棘轮齿33压靠，所以棘轮爪35与棘轮齿33的齿底部分相啮合而曲柄18L、18R的踏力被传递到传递板30上，但是在踏曲柄18L、18R而使曲柄轴17反转或者在骑行中停止蹬踏时，棘轮爪35在棘轮齿33的齿牙部分滑移而不啮合，第1单向离合器26滑移，所以曲柄轴17可以反转，另外，来自传递板30的转矩不会传递到曲柄轴18L、18R上。

在传递板30上，设置后述的传递踏力用的突起部38所结合的固定孔37。在驱动链轮21上，设置可以使突起部38与固定孔37相结合的窗39，突起部38贯穿这个窗39与固定孔37相嵌合。

跨过驱动链轮21和传递板30，形成与前述窗31不同的另外多个(在此为3个)小窗40，在这个小窗40的内侧分别收容压缩螺旋弹簧41。压缩螺旋弹簧41是使传递板30向转动方向42一侧压靠配置的。即，作用于吸收驱动链轮21以及传递板30结合部之间松动的方向，传递板30的变位被以良好的应答性而传递到链轮21上那样进行作用。

因此，曲柄18L、18R由于骑车人的蹬踏而加在曲柄轴17上的踏力转矩被通过第1单向离合器26传递到传递板30上，而这个踏力转矩一边压缩各压缩螺旋弹簧32、41一边被传递到驱动链轮21上，再通过链条22以及从动链轮23被传递到后轮WR上。并且，从后述的辅助动力单元16给予辅助链轮24的辅助转矩，通过链条22和从动链轮23传递到后轮WR。另外，从该辅助动力单元16给予辅助链轮24的辅助转矩，通过第1单向离合器26的作用，不会被传递到曲柄18L、18R上。

在驱动链轮到的靠车体侧，即下降管4侧装设踏力检测装置的传感器部430这个传感器部分43具有固定在驱动链轮到上的外侧环44和可以相对于这个外侧环44自由转动地设置用于形成磁回路的传感器本体45。对于传感器本体45以及作为其支撑部件的套管46、法兰47等，将在后面叙述。

外侧环44是由具有电气绝缘性能的材料形成的，由未被图示的螺栓固定在驱动链轮到上。

接下来，用图5～图9对辅助动力单元16进行说明。辅助动力单元16的箱50由右半箱体51、与右半箱体51相结合的左半箱体52、与左半箱体52相结合的罩53构成。其中，在这个右半箱体51和该左半箱体52之间形成第1收纳室54，并且在这个左半箱体52和该罩53之间形成第2收纳室55。

在箱50上，安装具有与曲柄轴17的转动轴线相平行的轴线的电动机15。这个电动机15的转动输出应辅助施加在曲柄18L、18R上的踏力转矩，借助辅助减速齿轮组56传递到辅助链轮24上。

在箱50的左半箱体52上，一体地设置向与罩53相反的一侧突出的嵌合筒部74，具有电动机15的有底圆筒形的电动机壳75，在被嵌合于嵌合筒部74上的状态下，用多个(例如3处)螺栓紧固在左半箱体52的螺孔76内。另外，电动机轴57可以自由转动地贯通支撑壁部77而向第2收纳室55突出，与支撑壁部77相接的电动机壳75和电动机轴57之间装滚珠轴承91。另外，电动机壳75例如是一体铸模形成的。

用于将电动机15的动力传递到辅助链轮24上的减速齿轮组56的转动轴是由具有与电动机轴75相平行轴线的第1转动轴59和具有与这个第1转动轴59相平行轴线的第2转动轴64构成。在第1转动轴59和左半箱体52之间装滚珠轴承69，在右半箱体51和第1转动轴59之间装滚珠轴承70，第1转动轴59被可以自由转动地配置。另外，在左半箱体52和第2转动轴64之间装滚珠轴承71，在右半箱体51和第2转动轴64之间装滚珠轴承72，第2转动轴64被可以自由转动地配置

另外，具备在第2收纳室55内被固定在电动机15的电动机轴57上的1次减速主动齿轮58、与在第2收纳室55内被螺栓60固定在第1转动轴59上并与1次减速主动齿轮58相啮合的1次减速从动齿轮61、在第1收纳室54内与第1转动轴59形成一体的2次减速主动齿轮62，在第1收纳室54内被固定在第2转动轴64上并与2次减速主动齿轮62相啮合的2次减速从动齿轮63、被设在在2次减速从动齿轮63和第2转动轴64之间的第2单向离合器65，辅助链轮24被固定在从第2转动轴64的右半箱体51向外突出的部分上。另外，密封部件66被设在从右半箱体51向第2转动轴64突出的部分。另外，在1次减速从动齿轮61的2次减速主动齿轮62一侧的面上，为了加强这个1次减速从动齿轮61，用螺栓68紧固环形的增强板67。

另外，在罩48的内侧(第2收纳室55侧)形成多个筋73，而可以提高这个罩48的刚性。另外，罩48是通过向成型模内浇树脂材料而形成的，而通过将罩48的内侧形状作成上述那样，可以改善在制造罩48时树脂材料的流动。

在这样的减速齿轮组56中，伴随着电动机15动作的转动被减速后传递给辅助链轮24，在电动机15的动作停止时和在驱动链轮21的转动比辅助链轮24的转动快的情况下，由于第2单向离合器65的作用而允许第2转动轴64空转。而不会妨碍依靠来自曲柄18L、18R的踏力转矩而进行的辅助链轮24的转动。

但是，辅助动力单元16被支撑管5以及支撑部件9L、9R所支撑而被配置在后叉9的下方，在这时，电动机轴57位于在比曲柄轴17略微后下方的曲柄踏板的附近，另外，电动机轴57和第1转动轴59从侧面看是位于与地面略微平行地那样并列的。另外第2转动轴64位于比第1转动轴59更上方的位置，形成使覆盖被固定在这个第2转动轴64上的2次减速从动齿轮63的箱50的部分突出的突出部84，按照使这个突出部84在后轮WR的前方且可从下方插入左右一对的支撑部件9L、9R之间那样配置辅助动力单元16。

这时，在固定于支撑管5的托架79上，用螺栓和螺母紧固被向左半箱体52的前方上部的上方隆起那样设置的悬挂部80，另外，在被紧固在左右一对的支撑部件9L、9R上的托架81L、81R之间夹着被向后方上部的上方隆起那样设置的悬挂部82，其被螺栓和螺母紧固(将悬挂部分80、82以及辅助动力单元16装到电动助力自行车1的状态，如图2(A)所示。另外，箱50的突出部84的上部，从平面图的角度上看，是被配置在与后叉9的上面几乎相同的位置上。

另外，在第2转动轴64从右半箱体51突出的部分处，形成向后方延伸的支撑部件83，惰轮25可以自由转动那样地被轴支撑在这个支撑部件83的端部，右半箱体51和惰轮25形成一体。

如以上说明的那样，使箱50的突出部84仅盖住与2次减速从动齿轮63相对的部分那样而突出即可，所以呈在前后方向细长延伸的形状。这样，即使用普通的自行车支架，也可以从下方将这个突出部分插入构成后叉的左右一对的支撑部件之间，而配置辅助动力装置16，所以不需要准备特殊的支架，从而可以降低制造成本。另外，通过将重量大的辅助动力单元16配置在车体支架2的下部，可以降低重心的位置，而提高行进时的稳定性。另外，由于不在后叉9的上方而且是座管12的后方空间内配置辅助动力单元16，可以有效地利用这个空间，如在本实施例中说明的那样，可以配置电池箱13和电控箱14等。

另外，由于辅助动力单元16的配置位置是在驱动链轮21和被挂在那个驱动链轮21上的链条22的附近，故可使这个辅助动力单元16的存在不显眼，特别是用链罩盖上的话，可以更加不显眼。

另外，通过将电动机轴57和第1转动轴59与地面平行地那样并列配置，还将第2转动轴64配置在第1转动轴59的上方，可以确保辅助动力单元16的底面距离地面一定的高度，另外，可以在一定程度上确保链条22相对于被固定在第2转动轴64上的辅助链轮24的卷绕角。

下面，通过图10～13说明构成该辅助动力单元16的电动机15。电动机15是通过直流电源驱动的直流无刷电动机，具有电动机轴57、包围电动机轴57地配置的定子85、固定在电动机轴57上的转子86以及检测该转子位置的转子位置检测器87，整体被电动机罩75所覆盖。

定子85是通过在定子铁心88上绕定子线圈89而构成，而被沿着电动机罩75的内周面设置多个(在此为9个)。另外，转子86与上述定子85相对那样配置多个(在此为8个)永久磁铁90，按照N极、S极交替那样排列与这个永久磁铁90的定子85相对的磁极。这时在定子85和转子86之间形成一定间隔的空隙。

另外，在电动机轴57和电动机罩75之间装滚珠轴承91、92而轴支撑这个电动机轴57。另外，在电动机罩75的侧面且为在电动机轴57突出的一侧上，形成多个(在此为3个)托架93，螺栓穿过这个托架93的贯通孔而将电动机15固定在箱50上。另外，转子位置检测器87被按照与转子86的上面平行和留有所确定的空隙那样配置，用这个转子位置检测器87具有的霍尔元件，检测出移动到转子位置检测器87下方的转子86的N极。

被绕在铁心88上的铁心线圈89，按图13所示顺序进行电气连接，具有3相(U、V、W相)输入端子94。加在这个输入端子94上的电压被电控箱14所具有的控制装置所控制而从电池B提供，在输入端子94上加一个相位各相差120度的脉冲电压的话，多个定子85的磁极N极、S极交替出现，而且，定子85的磁极对应于这个脉冲的频率而移动，这样，通过电控箱14而得到用转子位置检测器87检测到的转子86的永久磁铁90的位置，通过根据这个永久磁铁90的位置而调整加在定子85上脉冲电压，可以使电动机轴57转动。另外，通过控制加在这个输入端子94上的脉冲电压的脉冲波幅的PWM控制，可以控制转子86的转动速度(电动机的输出)。

另外，由于这个转子位置检测器87检测出向这个转子位置检测器87的下方移动的永久磁铁90的N极，通过数这个次数，可以从这个N极的检测信号的次数计算出电动机轴57的转数(转速)。

在以上那样构成的电动助力自行车1上，依靠人力，向驱动方向(正转方向)踏曲柄18L、18R，被固定在曲柄轴17上的内轮27转动，那个转动被通过棘轮爪35传递到棘轮齿。然后，使传递板30转动，这个转动被通过压缩螺旋弹簧32传递到驱动链轮21上，而由于在驱动链轮21上加了转矩，所以传递板30的转矩不会被立即传递到驱动链轮21上，首先，由于转矩压缩螺旋弹簧32发生挠变，在这个挠变负荷与转矩平衡时，驱动链轮21转动。这样，传递板30以及驱动链轮21以具有与转矩相对应方向的偏移的状态进行转动，通过链条22给后轮WR以驱动力。加在驱动链轮21上的转矩被作为骑车人蹬踏曲柄18L、18R的踏力，即踏力转矩而被检测出。

由于从踏力检测装置的传感器本体43突出的突起部38与传递板30同时转动，所以支撑这个突起部38的踏力传递环95(以下，与外侧环44相对应，而将踏力传递环95称为内侧环95)和被固定在驱动链轮21上的外侧环44的相对位置与转矩相对应而被决定。这个相对位置被传感器本体43检测到，而提供给检测踏力的控制装置(在后面叙述)。

使用图14以及图15详细说明这个传感器本体43。用具有电气绝缘性能的材料形成外侧环44，设置3处螺栓孔96，而可以将用于使这个外侧环44固定在驱动链轮21上的螺栓贯通。沿外侧环44的内周面配置第1感应体97A，还配置与第1感应体97A相邻的第2感应体97B。另外，在第2感应体97B上沿外周面配置内侧环95。第1感应体97A和第2感应体97B由铝和黄铜等的高导电率材料或软磁材料构成，如后述的那样，分别被固定在外侧环44以及内侧环95上。

夹着第1感应体97A和第2感应体97B设置两片1组的环状铁心板98、99，而且在这些铁心板98、99的内周侧设置铁心底梁100。铁心板98、99以及铁心底梁100由软铁氧体等的软磁材料组成。线圈101被绕在铁心底梁100的外周，通过铁心板98、99以及铁心底梁100，还有第1感应体97A和第2感应体97B，在向线圈101通电时产生的磁通贯通，形成磁回路。铁心板98、99以及铁心底梁100，被套管46以及具有与这个套管46的雌螺纹相配雄螺纹的法兰47所支撑。另外，套管46以及法兰47被支撑管5所支撑，而限制转动。

向前述线圈101供应电流的引出线104，贯穿套管46并向外部引出，与后述的控制装置110相连接。在外侧环44和套管46之间设置油封105，在外侧环44和内侧环95之间以及内侧环95和法兰47之间，分别设置密封件106、107。按照可以与固定孔37相配合那样，从设在罩48上的开口48A向外部突出那样设置从内侧环95向直角突出的突起部38。

图16是第1感应体97A的正面图，图17是截面图。第1感应体97A整体为环形，在其内周上形成多个齿108。在第2感应体97B上也设置与这些齿108相同的齿。通过这些齿的咬合，形成由线圈101而产生的磁通的通路的一部分。在齿108的两个地方，形成从罩形的第1感应体97A的底部向外突出的突起部109A。按照第1感应体97A可以与外侧环44一体地转动那样，与在外侧环44上形成的凹部嵌合那样设定突起部109A。

图18是第2感应体97B的截面图。第2感应体97B与第1感应体97A形状相同。但是，外周要比第1感应体97A小一圈。另外，如图18所示的那样，第2感应体97B具有从帽形的第2感应体97B的底部向外打出的突起部109B。按照在与第2感应体97B相接的内侧环95上形成的凹部嵌合那样设定这个突起部109B。

图19是表示由线圈101产生的磁通贯通的磁回路的模式图，在这个图中，在线圈101通电时产生的磁通Φ形成包括铁心板98、99以及铁心底梁100，还有第1感应体97A和第2感应体97B的磁回路。这时，磁通Φ的指向，例如在图19中表示的那样。在此，线圈101的阻抗被用磁通Φ通过的回路的阻抗，即磁回路阻抗的函数表示。另外，磁通Φ实质地通过设在第1感应体97A以及第2感应体97B的内周上的齿(在第1感应体97A上的齿108)，所以这个部分的磁回路的阻抗由第1感应体97A以及第2感应体97B的各个齿的咬合量所决定。

如上述那样，外侧环44和内侧环95相应于踏力转矩相互产生偏移，第1感应体97A以及第2感应体97B的相对位置上也随之产生偏移。其结果是第1感应体97A以及第2感应体97B的各个齿的咬合程度也相应于踏力转矩而变化。

图20是表示根据踏力转矩的不同第1感应体97A以及第2感应体97B所具有的各自的齿的咬合程度不同的图。从这些图可知，在踏力转矩小的情况下，第1感应体97A以及第2感应体97B的咬合程度变大，所以用第1感应体97A以及第2感应体97B的齿将通过铁心板98、99之间的磁通遮挡的比例减小，所以磁回路阻抗变小。另外，在踏力转矩大的情况下，第1感应体97A以及第2感应体97B的咬合程度变小，所以用第1感应体97A以及第2感应体97B的齿将通过铁心板98、99之间的磁通遮挡的比例增加，所以磁回路阻抗变大。

这样，磁通所通过通路的阻抗对应于踏力转矩而改变，所以通过检测作为这个磁回路阻抗函数的线圈101的阻抗，可以检测踏力转矩。

如图21所示，根据线圈101的阻抗，检测踏力阻抗的控制装置110的振荡回路111、峰值保持回路112、以及阻抗113与线圈101一起构成这个控制装置110的主要部分。峰值保持回路112的输出由CPU114处理。振荡回路111输出预定频率的交流电(在图22(A)中表示图21的点a的波形)。第1感应体97A以及第2感应体97B的各个齿的咬合程度大的情况下，在线圈101中产生的磁通Φ的磁回路阻抗大，所以在点b的波形的振幅变大(在图21的点b伴随着踏力增加的波形在图22(B)中表示)。点b的振幅被峰值保持回路112所保持，其峰值保持值，即点b的值(参照图22(C))被作为踏力转矩输入到CPU114。

构成辅助动力单元16的电动机15被作为负荷连接在控制装置110上，作为电源连接有电池B。

电动机15的驱动回路由FET117、二极管118、电容119所构成。电池B的正电极被通过接点120接到电动机15的正端子上，电池B的负电极被通过FET117接到电动机15的负端子上。

接点120按照CPU114的指令，根据线圈121的通电而进行ON动作。被供到电动机15上的电流由从CPU114加到FET117的门电路上的电压所决定。CPU114参照对应于踏力值的踏力转矩值/电压表，或者根据预定的计算式进行计算，而求得与踏力转矩值对应的电压值，将这个电压加到FET27的门电路上。按照被输入到CPU114的踏力转矩的值增大的同时，电动机15的输出增大那样设定踏力转矩值/电压表或者计算式是理想的。

根据本实施方式，例如产生了组装精度上的偏差而在第1感应体97A以及第2感应体97B之间，铁心板98、99的位置在轴向偏移，第1感应体97A以及铁心板98之间的距离变窄时，第2感应体97B以及铁心板99之间的距离增大。与此相反，第1感应体97A以及铁心板98之间的距离增大时，第2感应体97B以及铁心板99之间的距离缩小。这样，一方的间隔变化被另一方的间隔变化所抵销，作为整体的磁回路阻抗可以维持一定。

另外，在第1感应体97A以及第2感应体97B之间，铁心板98、99的位置在半径方向偏移，在半径方向的一方上，第1感应体97A以及第2感应体97B和铁心板98、99的咬合加大时，在半径方向的另一方上，第1感应体97A以及第2感应体97B和铁心板98、99的咬合变小。因此，一方磁回路阻抗增大，而在另一方磁回路阻抗减小，结果是作为整体的磁回路阻抗可以维持一定。

另外，本发明的电动助力自行车1，设置限制器，当这个电动助力自行车1以超过所规定的速度行进时，不管来自踏力检测装置的输出如何而使辅助单元停止，不发生辅助转矩那样进行控制，为了检测出电动助力自行车1的行进速度，使用上述电动机15的转子位置检测器87检测的N极的检测信号。被固定在电动机15的转子86上的永久磁铁90的N极的个数由电动机所决定(在此为4极)，通过计数从转子位置检测器87输出的N极的检测信号，可以得到电动机15的转数(转速)。

骑车人踏曲柄18L、18R而加踏力转矩时，如上所述，电动机15被控制回路110所驱动，从辅助动力单元16的辅助链轮24向链条22加辅助转矩。这时，由于连接着构成这个辅助动力单元16的第2单向离合器65，电动机15的电动机轴57的转动和辅助链轮24的转动与减速齿轮组56的齿轮比成比例。这样，可以从电动机15的电动机轴57的转数求得电动助力自行车1的车速。

另外，骑车人的踏力转矩加在曲柄18L、18R上，如车速增加而超过所规定的速度，则辅助动力单元16的电动机15停止而不加辅助转矩，但是，由于第2单向离合器65滑动，不会从链条22向辅助动力单元16加转矩，辅助动力单元16不会妨碍曲柄18L、18R引起的曲柄踏板的转动。

对于根据车速控制辅助转矩的限制器，向上述控制装置110传递电动机15的转子位置检测器87的输出，可以在用CPU114计算车速的同时，实现电动机15的控制。另外，在图21中，表示了控制装置110控制具有现有的整流元件的直流电动机的情况，而对于上述那样的无刷直流电动机，为了控制直流电动机，而从电池B的输出生成三相脉冲电压并加在电动机15上而进行对应。

发明的效果

由以上的说明可知，根据本发明的电动助力自行车，在将辅助动力单元配置在后叉的下方的同时通过将覆盖构成这个动力单元的减速齿轮机构的大径齿轮的收纳部件的突出部分从下方插入左右一对的支撑部件之间，可以用普通的自行车支架作为装这个动力单元的自行车的支架，从而可以降低制造成本。另外，由于将辅助动力装置配置在后叉的下方，所以可以有效地利用后叉上方而且是座管后方的空间，可以配置电池箱和电控箱等。另外，由于将重量大的辅助动力单元配置在下方，可以降低重心的位置，稳定地行进的同时由于曲柄踏板和链条，再有链罩等可以使辅助动力单元不显眼。

另外，从侧面看通过将收纳部件的突出部分的上部配置在为与后叉的上面几乎相等的位置上，通过这样的构成，可以进一步降低电动助力自行车的重心位置，而稳定地行进。

另外，具有辅助动力单元的电动机的电动机轴被配置在踏板近旁的同时，从侧面看具有辅助动力单元的减速齿轮机构的第1转动轴和电动机的电动机轴的位置相对于地面呈近似水平地并列配置，通过这样的构成，可以在确保辅助动力单元的底面距离地面有一定高度，而且可以确保挂在辅助动力单元的辅助动力传递部分上的卷挂传递部件的卷绕角。

另外，上述减速齿轮机构具有第2转动轴、从侧面看第2转动轴被配置在第1转动轴的上方，通过这样的构成，可以确保辅助动力单元的底面距离地面有一定高度。

Claims (6)

1.一种电动助力自行车，其具有车体支架、可掌握方向地枢轴连接在所述车体支架的前部的车把架、被自由转动地安装在所述车把架下端的前轮、由与所述车体支架的后部连成一体且向后方延伸的左右一对支撑部件组成的后叉、位于所述左右一对支撑部件之间并可自由转动地安装在所述后叉上的后轮、被枢轴支撑而可自由转动地安装在所述车体支架上的曲柄踏板、将踩踏所述曲柄踏板而作用于所述曲柄踏板上的踏力转矩传递到所述后轮上的转动传递机构、辅助所述踏力转矩并将辅助转矩给予所述转动传递机构的辅助动力单元，其特征在于，

所述辅助动力单元具有电动机、将来自所述电动机的转动输出进行减速的减速齿轮机构、将被所述减速齿轮机构减速的转动输出作为所述辅助转矩而传递到所述转动传递机构的辅助动力传递部、至少覆盖了所述减速齿轮机构的收纳部件，

在将所述辅助动力单元配置在所述后叉下方的同时，所述收纳部件具有覆盖构成所述减速齿轮机构的大直径齿轮而向外部突出的突出部，所述突出部被配置在所述左右一对支撑部件之间，

所述曲柄踏板具有可以自由转动的由所述车体支架支撑的曲柄轴，所述电动机配置在所述曲柄轴的后方下方，并且在支撑部件的下方。

2.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于，所述突出部的上部配置在从侧面看与所述后叉的上表面大致相等的位置上。

3.根据权利要求1或2所述的电动助力自行车，其特征在于，所述减速齿轮机构具有与所述电动机的电动机轴相平行地延伸且可自由转动地配置在所述收纳部件上的第1转动轴、形成在所述第1转动轴上且与形成在所述电动机轴上的1次减速主动齿轮相啮合的1次减速从动齿轮，在所述电动机的电动机轴设置于所述曲柄踏板附近的同时，从侧面看所述电动机轴和所述第1转动轴相对于地面呈近似水平地并列配置。

4.根据权利要求3所记载的电动助力自行车，其特征在于，前述减速齿轮机构具有与前述第1转动轴平行地延伸且可自由转动地配置在前述收纳部件上的第2转动轴、在前述第2转动轴上形成而与在前述第1转动轴上形成的2次减速主动齿轮相啮合的2次减速从动齿轮，从侧面看前述第2转动轴被配置在前述第1转动轴的上方。

5.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于，所述车体支架，由车头立管、下降管、座管以及固定这些管的支撑管组成，

在所述支撑管上，同轴贯通所述支撑管的所述曲柄轴被轴支撑，

所述辅助动力单元在所述支撑部件下方，被所述支撑管和左右一对的所述支撑部件支持。

6.根据权利要求1所述的电动助力自行车，其特征在于，所述电动机配置在所述曲柄轴和所述减速齿轮机构之间。

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