CN105523138B - 自行车用辅助单元 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够在机械元件从齿圈脱离时减小施加到机械元件上的负载的自行车用辅助单元。自行车用辅助单元包含：变速器，所述变速器具有行星齿轮机构和旋转限制机构，并传递曲柄轴的旋转，所述行星齿轮机构具有多个齿圈，所述旋转限制机构选择性地限制所述多个齿圈中的一个齿圈的旋转；以及辅助电机，在从所述变速器的输出部到前链轮之间的动力传递路径中，从所述辅助电机输出的第2驱动力被加在从所述变速器输出的第1驱动力上。

Description

自行车用辅助单元
技术领域
本发明涉及自行车用辅助单元。
背景技术
专利文献1公开了具有辅助电机及变速器的自行车用辅助单元。变速器由行星齿轮机构构成。变速器通过机械元件与构成行星齿轮机构的多个齿圈中的一个结合而限制齿圈的旋转，并决定变速比。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-194186号公报
发明内容
发明的概要
发明所要解决的课题
由于专利文献1的自行车用辅助单元在被施加辅助电机的力矩后利用变速器进行变速比的变更，所以在齿圈上施加了较大的力矩。因此，变速时的齿圈的制动困难，变速性能下降。
本发明的目的在于提供一种能够使变速性能提高的自行车用辅助单元。
用于解决问题的手段
〔1〕本发明的一个方式的自行车用辅助单元包含：变速器，所述变速器具有行星齿轮机构和旋转限制机构，并传递曲柄轴的旋转，所述行星齿轮机构具有多个齿圈，所述旋转限制机构选择性地限制所述多个齿圈的旋转；以及辅助电机，在从所述变速器的输出部到前链轮之间的动力传递路径中，从所述辅助电机输出的第2驱动力被加在从所述变速器输出的第1驱动力上。
〔2〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述变速器的所述输出部是所述行星齿轮机构的行星架。
〔3〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，关于所述行星齿轮机构的旋转轴，在径向外侧配置所述辅助电机。
〔4〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，还具有将所述第2驱动力传递给所述动力传递路径的传递机构。
〔5〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述传递机构将所述辅助电机的输出轴的旋转减速。
〔6〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述传递机构具有与所述变速器的输出部结合的输出侧的传递齿轮。
〔7〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述传递机构还具有：与所述辅助电机的输出轴啮合的输入侧的传递齿轮、与所述输入侧的传递齿轮结合的传递轴、以及与所述传递轴结合并与所述输出侧的齿轮啮合的中间的传递齿轮。
〔8〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述旋转限制机构具有与所述多个齿圈的各个对应的多个爪部，所述爪部通过与所述齿圈卡合而限制所述齿圈的旋转，通过从所述齿圈脱离而容许所述齿圈的旋转。
〔9〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述辅助电机的输出轴与所述曲柄轴平行。
〔10〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述行星齿轮机构的输出部与所述曲柄轴绕同轴旋转。
〔11〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述行星齿轮机构的输出部与所述曲柄轴绕不同的轴旋转。
〔12〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述多个齿圈在所述曲柄轴的轴方向上排列配置，在所述多个齿圈中，与所述输出部的距离相对短的齿圈比与所述输出部的距离相对长的齿圈内径小。
〔13〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，具有将所述曲柄轴的旋转增速并输入所述变速器的增速机构。
〔14〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，还具有设置在所述增速机构与所述变速器之间的单向离合器。
〔15〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述增速机构具有行星齿轮机构，所述行星齿轮机构具有太阳齿轮、行星齿轮、行星架以及齿圈，从所述行星架输入曲柄轴的旋转，从所述太阳齿轮输出旋转。
〔16〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，还具有检测被施加在所述增速机构的齿圈上的人力驱动力的传感器。
〔17〕根据所述自行车用辅助单元的一个方式，所述传感器是应变传感器。
发明的效果
自行车用辅助单元能够使变速性能提高。
附图说明
图1是搭载第1实施方式的自行车用辅助单元的自行车的侧视图。
图2是图1的辅助单元的右侧视图。
图3是图1的辅助单元的左侧视图。
图4是沿着图2的辅助单元的3-3线的剖视图。
图5是图4的旋转限制机构的立体图。
图6是表示图5的连接部件和变速用套筒的分解立体图。
图7是第1变形例的辅助单元的右侧视图。
图8是表示沿着图7的8-8线的剖面构造的示意图。
图9是表示图8的辅助单元的结构的示意图。
图10是表示第2变形例的辅助单元的结构的示意图。
图11是表示第3变形例的辅助单元的结构的示意图。
具体实施方式
参照图1，说明搭载自行车用辅助单元的自行车10的结构。
自行车10具有：框架12、车把杆14、前轮16、后轮18、驱动机构20、电池单元22、变速控制装置24以及辅助单元50。
驱动机构20包含：左右的曲柄臂26、左右的踏板28、前链轮30、后链轮32以及链条34。左右的曲柄臂26分别安装在辅助单元50的曲柄轴52的两端部，并经由曲柄轴52可旋转地安装在框架12上。踏板28以能够绕踏板轴旋转的方式安装在曲柄臂26上。
前链轮30与曲柄轴52连结。前链轮30设置成与曲柄轴52同轴。
后链轮32以能够绕后轮18的车轴18A旋转的方式安装。后链轮32经由单向离合器与后轮18连结。链条34卷挂在前链轮30和后链轮32上。当曲柄臂26由于施加在踏板28上的人力驱动力而旋转时，通过前链轮30、链条34以及后链轮32，后轮18进行旋转。
电池单元22具有：电池36、以及用于将电池36可拆装地安装在框架12上的电池支架38。电池36包含一个或多个电池单元(battery cell)。电池36由二次电池构成。电池36与辅助单元50电连接，并向辅助单元50供给电力。
变速控制装置24安装在车把杆14上。变速控制装置24既可以是对杆进行操作的方式的变速控制装置，也可以是使操作部在车把的周围旋转的方式的变速控制装置。在变速控制装置24上安装有缆线40(参照图3)的一端。缆线40(参照图3)的内缆线40A(参照图3)安装成可由变速控制装置24卷绕。通过变速控制装置24的操作，内缆线40A(参照图3)的卷绕量发生变化。缆线40(参照图3)是鲍登缆线。
如图2所示，辅助单元50具有：曲柄轴52、可旋转地支承曲柄轴52的壳体54、以及图4所示的与前链轮30连结的输出轴56。如图4所示，在壳体54的内部配置有：使向曲柄轴52输入的旋转增速的增速机构58、对由增速机构58增速了的旋转进行变速的变速器60、以及对使曲柄轴52旋转的人力驱动动力进行辅助的辅助装置62。
在壳体54上，在一方的侧壁上形成有用于使曲柄轴52及输出轴56贯通的孔54A。在壳体54上，在另一方的侧壁上形成有用于使曲柄轴52贯通的孔54B。曲柄轴52的两端部从壳体54突出。如图3所示，在壳体54上，设置有用于将壳体54安装在自行车的框架上的安装部54C。在安装部上形成有供螺栓通过的孔。
如图4所示，在曲柄轴52的外周配置有输出轴56。输出轴56形成为筒状，输出轴56与曲柄轴52能够绕同轴旋转。此外，曲柄轴52也可以形成为圆柱状。在输出轴56的从壳体54突出的第1端部56A上，在外周部形成有花键。在前链轮30的内周面形成有花键。通过前链轮30的内周面的花键与输出轴56的第1端部56A的花键啮合，前链轮30相对于输出轴56在周向上停止转动。在第1端部56A的内周面是形成有阴螺纹，在该阴螺纹上安装了中空的螺栓44。在前链轮30的与输出轴56相反一侧的端面与螺栓44的头44A之间，配置垫片48。前链轮30经由垫片48由螺栓44推压，且位置被可拆装地固定在辅助单元50上。保护前链轮30的链条引导件42经由螺栓44安装在输出轴56上。链条引导件42也由多个螺栓B固定在前链轮30上。螺栓44的轴方向与输出轴56的轴方向一致。
曲柄轴52在其轴方向上隔开间隔的至少两个位置上，可旋转地由壳体54保持。曲柄轴52中的安装有前链轮30的一侧的第1部分52A经由轴承及套筒中的至少一方可旋转地由输出轴56保持。第1部分52A也可以间接地由输出轴56保持。输出轴56经由轴承或套筒，由壳体54的形成有孔54A的侧壁可旋转地保持。曲柄轴52中的不安装前链轮30的一侧的第2部分52B经由轴承或套筒，由壳体54的形成了孔54B的侧壁可旋转地保持。
如图3所示，在辅助单元50的侧面上安装有供缆线40的另一端安装的连结体64。通过图1所示的变速控制装置24的操作，变速控制装置24的缆线40的内缆线40A(参照图3)的卷绕量发生变化，内缆线40A移动。连结体64的卷挂有内缆线40A的旋转体65根据内缆线40A的移动方向向一方或另一方旋转。连结体64与图4所示的旋转限制机构80连结。
增速机构58由行星齿轮机构构成。增速机构58具有：太阳齿轮68、多个行星齿轮70、行星架72以及齿圈74。
太阳齿轮68以能够相对于曲柄轴52旋转的方式、经由轴承或套筒由曲柄轴52支承。多个行星齿轮70配置在太阳齿轮68的周围。行星架72安装在曲柄轴52上，与曲柄轴52一体地旋转。行星架72支承多个行星齿轮70。齿圈74安装在壳体54的内表面上。此外，齿圈74也可以与壳体54一体地形成。
曲柄轴52的旋转从行星架72输入增速机构58。行星架72的绕曲柄轴52的旋转使行星齿轮70在齿圈74的内周和太阳齿轮68的周围旋转。行星齿轮70的旋转被传递给太阳齿轮68。太阳齿轮68的旋转被传递给变速器60的行星齿轮机构78。
增速机构58与变速器60经由单向离合器76连结。单向离合器76由滚柱离合器或爪式离合器构成。在使曲柄轴52正转时的增速机构58的输出转速为变速器60的输入转速以上时，单向离合器76将增速机构58的旋转传递给变速器60。
变速器60具有行星齿轮机构78及旋转限制机构80。
行星齿轮机构78具有太阳齿轮82、多个行星齿轮84、作为变速器60的输出部的行星架86、以及多个齿圈。在本实施方式中，作为多个齿圈，具有第1齿圈88、第2齿圈90以及第3齿圈92。变速器60通过限制第1齿圈88、第2齿圈90以及第3齿圈92中的一个的旋转，实现三个级别的变速比。
太阳齿轮82经由单向离合器76，由增速机构58的太阳齿轮68支承。多个行星齿轮84配置在太阳齿轮82的周围。行星齿轮84在曲柄轴52的周向上隔开等间隔地设置例如三个。多个行星齿轮84是所谓的带台阶的行星齿轮。多个行星齿轮84分别具有：第1齿轮部84A、齿数比第1齿轮部84A少且直径小的第2齿轮部84B、以及齿数比第2齿轮部84B少且直径小的第3齿轮部84C。第1齿轮部84A、第2齿轮部84B以及第3齿轮部84C按此顺序从作为输入侧的太阳齿轮82的一侧起，向作为行星齿轮机构78的输出部的行星架86的前链轮30一侧的端部侧排列。
行星架86通过对销85的太阳齿轮82周围的位置进行保持，可旋转地支承多个行星齿轮84，所述销85贯通多个行星齿轮84。行星架86与曲柄轴52绕同轴旋转。行星架86的前链轮30一侧的端部具有圆筒状，其内周与传递齿轮114锯齿嵌合，所述传递齿轮114与输出轴56连结。行星架86与传递齿轮114一体地旋转。
齿圈88、90、92可旋转地安装在壳体54的内表面。齿圈88、90、92的外周部中的、曲柄轴52的方向上的一部分由壳体54的内表面支承。此外，也可以是，齿圈88、90、92的外周部经由轴承或套筒，由壳体54的内表面支承。齿圈88、90、92的外径相等。齿圈88、90、92在曲柄轴52的轴方向上排列配置。在齿圈88、90、92中，与变速器60的输出部(行星架86的前链轮30一侧的端部)的距离相对短的齿圈88、90、92的内径小于与变速器60的输出部的距离相对长的齿圈88、90、92。具体而言，齿圈88、90、92按第1齿圈88、第2齿圈90、以及第3齿圈92的顺序，从作为输入侧的太阳齿轮82的一侧向输出部一侧排列。而且，齿圈88、90、92按第1齿圈88、第2齿圈90、以及第3齿圈92的顺序，齿数变少，且内径变小。
第1齿圈88与第1齿轮部84A啮合。第2齿圈90与第2齿轮部84B啮合。第3齿圈92与第3齿轮部84C啮合。
由增速机构58增速的曲柄轴52的旋转被从太阳齿轮82输入变速器60。太阳齿轮82的旋转使多个行星齿轮84在齿圈88、90、92的内周旋转。多个行星齿轮84的旋转使行星架86绕太阳齿轮82旋转。行星架86的旋转被传递给输出轴56，所述输出轴56安装在行星架86的内周。在本实施方式中，变速器60的太阳齿轮68和增速机构58的太阳齿轮82的外径形成为相等，第1齿圈88的内径和增速机构58的内径形成为相等，变速器60的行星齿轮中的直径最大的第1齿轮部84A的外径和增速机构58的行星齿轮70的外径形成为相等。
旋转限制机构80具有：轴94、变速用套筒95、第1离合器部件96、第2离合器部件98、以及第3离合器部件100。旋转限制机构80选择性地限制齿圈88、90、92中的一个齿圈88、90、92的旋转。
轴94配置在齿圈88、90、92的径向上的外侧。轴94的轴方向与齿圈88、90、92的轴方向平行。在轴94的外周，在轴94的轴方向上配置有第1离合器部件96、第2离合器部件98、以及第3离合器部件100。
第1离合器部件96配置在轴94与第1齿圈88之间。第2离合器部件98配置在轴94与第2齿圈90之间。第3离合器部件100配置在轴94与第3齿圈92之间。第1离合器部件96、第2离合器部件98、以及第3离合器部件100是爪式离合器，构成为在突出位置与退避位置之间能够移动。第1离合器部件96、第2离合器部件98、以及第3离合器部件100由弹簧朝向突出位置推压。
如图5所示，连结体64的旋转体65与设置在轴94上的被连结部66连结。在被连结部66的外周设置有在径向上突出的突起66A，在旋转体65的内周部形成有嵌入被连结部66的突起的凹部65A。被连结部66和变速用套筒95经由连接部件67连结。连接部件67包含第1连接部件67A及第2连接部件67D。第1连接部件67A及第2连接部件67D形成为筒状。此外，也能够将旋转体65或被连结部66与变速用套筒95直接连接。第2连接部件67D与一端相对于轴94固定的复位弹簧(省略图示)的另一端连结。复位弹簧(省略图示)是螺旋弹簧，并设置在第2连接部件67D的外周。在轴94上固定设置有在径向上突出的凸部94A。复位弹簧(省略图示)的一端与该凸部94A连结。复位弹簧(省略图示)经由第2连接部件67D向变速用套筒95施加使该变速用套筒95返回初始位置的力。
如图6所示，第1连接部件67A在轴94(参照图5)的轴方向上具有：向被连结部66一侧突出的第1凸部67B、和向与第1凸部67B相反的一侧突出的第2凸部67C。第2连接部件67D具有在轴94(参照图5)的轴方向上延伸的第1凹部67E和第2凹部67F。如图5所示，第1凸部67B嵌入形成于被连结部66的凹部66B中。如图6所示，第2凸部67C嵌入第1凹部67E中。变速用套筒95中的基部95A的一端部嵌入第2凹部67F中。基部95A的另一端部由设置于轴94的外周的圆环状保持构件69保持。伴随着由变速控制装置24(参照图1)的操作而产生的被连结部66的旋转，变速用套筒95沿着轴94的外周旋转。
如图5所示，变速用套筒95具有：在轴方向上延伸的基部95A、从基部95A起在轴94的周向上延伸的多个臂95B。多个臂95B分别与第1离合器部件96、第2离合器部件98、以及第3离合器部件100对应。离合器部件96、98、100分别具有爪部96A、98A、100A和被控制部分96B、98B、100B。离合器部件96、98、100的被控制部分96B、98B、100B配置在各个臂95B与轴94之间。在各个臂95B上，在轴94的周向的一部分上形成有槽95C。通过使臂95B在轴94的周向上移动，被控制部分96B、98B、100B出入槽95C，并使离合器部件96、98、100的爪部96A、98A、100A向退避位置移动或向突出位置移动。此外，槽95C也能够设为孔。
根据变速用套筒95的旋转相位，变速用套筒95的各个臂95B与被控制部分96B、98B、100B接触，并控制离合器部件96、98、100。如图6所示，变速用套筒95的各臂95B上的槽95C的绕轴94的相位相互不同。因此，变速用套筒95能够根据旋转相位选择性地仅使离合器部件96、98、100中的一个爪部96A、98A、100A向突出位置移动。
通过图4所示的变速用套筒95旋转，第1离合器部件96从退避位置向突出位置变化时，第1离合器部件96的爪部96A嵌入形成在第1齿圈88的外周的凹部88A中，并限制第1齿圈88的旋转。在第1离合器部件96从突出位置向退避位置变化时，第1离合器部件96的爪部96A从形成在第1齿圈88的外周的凹部88A脱离，并容许第1齿圈88的旋转。凹部88A在第1齿圈88的周向上设置有多个，优选的是，形成为棘轮齿。
通过变速用套筒95旋转，第2离合器部件98从退避位置向突出位置移动时，第2离合器部件98的爪部98A嵌入形成在第2齿圈90的外周的凹部90A中，并限制第2齿圈90的旋转。在第2离合器部件98从突出位置向退避位置移动时，第2离合器部件98的爪部98A从形成在第2齿圈90的外周的凹部90A脱离，并容许第2齿圈90的旋转。凹部90A在第2齿圈90的周向上设置有多个，优选的是，形成为棘轮齿。
通过变速用套筒95旋转，第3离合器部件100从退避位置向突出位置移动时，第3离合器部件100的爪部100A嵌入形成在第3齿圈92的外周的凹部92A中，并限制第3齿圈92的旋转。在第3离合器部件100从突出位置向退避位置移动时，第3离合器部件100的爪部100A从形成在第3齿圈92的外周的凹部92A脱离，并容许第3齿圈92的旋转。凹部92A在第3齿圈92的周向上设置有多个，优选的是，形成为棘轮齿。
各个臂95B的形状相互不同。因此，根据变速用套筒95的旋转相位，被容许旋转的齿圈88、90、92的组合不同。由于齿圈88、90、92的齿数相互不同，根据被容许旋转的齿圈88、90、92的组合，行星齿轮机构78的各元件的旋转状态不同。因此，根据旋转限制机构80的动作，变速器60的变速比发生变化。
辅助装置62具有：辅助电机102、控制辅助电机102的驱动单元104、和将辅助电机102的第2驱动力传递给动力传递路径的传递机构106。
辅助电机102关于行星齿轮机构78的旋转轴，配置在行星齿轮机构78的径向外侧。辅助电机102的输出部102A与曲柄轴52平行。辅助电机102是电动机。辅助电机102固定在壳体54上。辅助电机102的包含未图示的转子及定子的本体102B设置在壳体54的外部，输出部102A设置在壳体54内。辅助电机102的本体102B由安装在壳体54上的盖部件55覆盖。
传递机构106是减速机构，将辅助电机102的输出部102A的旋转减速。传递机构106具有：与辅助电机102的输出部102A啮合的输入侧的传递齿轮108、与输入侧的传递齿轮108结合的传递轴110、与传递轴110结合的中间的传递齿轮112、以及与中间的传递齿轮112啮合并与变速器60的行星架86结合的输出侧的传递齿轮114。传递齿轮114通过锯齿与输出轴56连结。传递齿轮114经由轴承由曲柄轴52可旋转地保持。此外，也可以是，行星架86与传递齿轮114一体地形成。辅助电机102的输出部102A既可以由与辅助电机102的转子(省略图示)连结或一体地形成的输出轴构成，也可以由固定在输出轴上的齿轮构成。传递轴110的两端经由轴承或套筒，由壳体54可旋转地支承。传递齿轮112的两端经由轴承或套筒，由壳体54可旋转地支承。传递轴110的旋转轴及传递齿轮112的旋转轴与曲柄轴52平行地设置。
输入侧的传递齿轮108与传递轴110经由单向离合器116连结。单向离合器116由滚柱离合器或爪式离合器构成。在输入侧的传递齿轮108的旋转速度为传递轴110的旋转速度以上时，单向离合器116将辅助电机102的旋转力传递给传递轴。在传递轴110的外周部形成有与传递齿轮112啮合的齿110A。
辅助单元50还具有检测输入驱动力的传感器118。传感器118是应变传感器。传感器118安装在增速机构58的齿圈74上。传感器118输出与施加在齿圈74上的人力驱动力相应的信号。在曲柄轴52或行星架72上设置有用于检测曲柄轴52的旋转速度的磁铁120。为了检测磁铁，在壳体54上设置磁铁检测用传感器122。
驱动单元104设置在壳体54内，并固定在壳体54的内周部。驱动单元104包含电路基板，且电路基板的主面配置成在与曲柄轴52垂直的方向上延伸。驱动单元104基于传感器118及磁铁检测用传感器122的至少一方的输出来驱动辅助电机102。此外，驱动单元104也可以基于来自传感器118、122及检测自行车10的速度的传感器(省略图示)的输出中的至少一个，驱动辅助电机102。
辅助单元50达到以下的作用及效果。
(1)传递机构106将辅助电机102的旋转传递给行星架86。即，在从作为变速器60的输出部的行星架86到前链轮30之间的动力传递路径中，辅助单元50将从辅助电机102输出的第2驱动力减速并加在从变速器60输出的第1驱动力上。因此，仅由人力驱动力产生的力矩被施加在变速器60的齿圈88、90、92上。因此，与将从辅助电机102输出的第2驱动力施加至变速器60的输入部以前的情况相比，在爪部96A、98A、100A从齿圈88、90、92脱离时，施加在爪部96A、98A、100A上的负载小。因此，能够抑制由于爪部96A、98A、100A从齿圈88、90、92脱离所需要的时间变长而变速的时间延长、或爪部96A、98A、100A不能从齿圈88、90、92脱离而变速失败的情况。因此，提高了变速性能。
(2)在辅助单元50中，关于行星齿轮机构78的旋转轴，在行星齿轮机构78的径向外侧配置辅助电机102。因此，与辅助电机102在曲柄轴52的轴方向上与行星齿轮机构78相邻的情况相比，能够减小辅助单元50的自行车10的宽度方向上的尺寸。
(3)增速机构58与变速器60经由单向离合器76连接。辅助单元50具有传感器118，所述传感器118检测被施加在增速机构58的齿圈74上的人力驱动力。因此，传感器118能够检测出不被辅助电机102的力矩影响的人力驱动力。因此，辅助单元50能够更适当地驱动辅助电机102。
本辅助单元能够采取的具体方式不限定于上述实施方式所例示的方式。本辅助单元能够采取与上述实施方式不同的各种方式。以下所示的上述实施方式的变形例是本辅助单元能够采取的各种方式的一例。
也能够构成为使行星齿轮机构78的输出部与所述曲柄轴52绕不同的轴旋转。在该情况下，行星齿轮机构78的输入部也与曲柄轴52绕不同的旋转轴旋转。另外，在这样的驱动单元中，在行星齿轮机构78的齿圈的径向外侧配置了曲柄轴52。
例如，如图7所示，行星齿轮机构78和旋转限制机构80配置在曲柄轴52与辅助电机102之间。行星齿轮机构78设置在轴127上，所述轴127与曲柄轴52平行地设置。轴127固定设置在壳体54上，例如轴127的轴线方向上的两端部分别固定在壳体54的壁部上。
如图8所示，在曲柄轴52的外周上设置有齿轮124。齿轮124与输入齿轮126啮合，所述输入齿轮126与作为行星齿轮机构78的输入部的太阳齿轮(省略图示)一体地旋转。输入齿轮126及太阳齿轮(省略图示)可旋转地设置在轴127上。由齿轮124和输入齿轮126构成增速机构。齿轮124既可以固定设置在曲柄轴52上，也可以经由单向离合器设置在曲柄轴52上。在齿轮124固定设置在曲柄轴52上的情况下，也可以在输入齿轮126与太阳齿轮之间设置单向离合器。在与行星齿轮机构78的行星架(省略图示)一体地旋转的输出部128上，设置有传递齿轮130及输出齿轮132。输出部128、传递齿轮130、以及输出齿轮132可旋转地设置在轴127上。在输出部128、传递齿轮130以及输出齿轮132与轴12之间，也可以设置套筒、轴承等旋转支承部件。在这里，使传递齿轮130及输出齿轮132的齿数不同，但也可以将传递齿轮130及输出齿轮132的齿数设为相同。在将传递齿轮130及输出齿轮132的齿数设为相同的情况下，能够用一个齿轮来实现传递齿轮130及输出齿轮132的功能。传递齿轮130及输出齿轮132连结成一体旋转。
与辅助电机102连结的传递机构106的传递齿轮134与传递齿轮130啮合。输出齿轮132与设置在输出轴56的外周的输入齿轮136啮合。输入齿轮136固定设置在输出轴56上，并与输出轴56一体地旋转。由此，如图9所示，曲柄轴52的旋转被传递给行星齿轮机构78的输入部，辅助电机102的输出被传递给行星齿轮机构78的输出部。然后，行星齿轮机构78的输出及辅助电机102的输出被传递给输出轴56。
在构成为图8所示的结构的情况下，由于能够绕与曲柄轴52不同的轴地设置行星齿轮机构78，因此能够抑制由于绕曲柄轴52而增大该壳体54的情况。在通常的自行车中，由于绕曲柄轴52而与地面的距离变得最小。因此，通过绕与曲柄轴52不同的轴地配置行星齿轮机构78，能够确保与地面的间隙。优选的是，在安装在自行车10上时，行星齿轮机构78及电机102夹着曲柄轴52而配置在与后轮18相反一侧。当这样配置时，通过绕与曲柄轴52不同的轴地配置行星齿轮机构78，能够接近曲柄轴52地配置后轮18，所以能够减小曲柄轴52与后轮18之间的距离。
在图7～9所示的变形例中，也能够利用链条及链轮连接行星齿轮机构78的输出部和输出轴56。
在图7～9所示的变形例中，既可以利用包含链条及链轮而不是包含齿轮的结构来连接曲柄轴52和行星齿轮机构78，也可以利用包含齿轮、链条及链轮的结构来连接。在该情况下，链条及链轮作为将曲柄轴52的旋转增速的增速机构发挥功能。
也能够将图7～9所示的变形例变更为如图10所示。具体而言，辅助电机102的输出不经由行星齿轮机构78的输出部地向输出轴56传递。
也能够将图7～9所示的变形例变更为如图11所示。具体而言，如图10所示，与行星齿轮机构78的轴127绕同轴地配置输出轴56。在该情况下，既可以是，辅助电机102的输出不经由行星齿轮机构78的输出部而传递给输出轴56，也可以是，辅助电机102的输出传递给行星齿轮机构78的输出部128(参照图8)。在该情况下，能够使前链轮30绕与曲柄轴52不同的轴线旋转，能够提高自行车10的设计自由度。另外，输出轴56也可以设置在壳体54上从而绕与曲柄轴52及轴127不同的轴线旋转。在该情况下，在壳体54中设置可旋转地支承输出轴56的轴。
也能够在曲柄轴52的轴方向上与行星齿轮机构78相邻的位置配置辅助电机102。例如，也可以是如下结构，将辅助电机102的输出轴形成为中空，并使曲柄轴52插通于辅助电机102的输出部102A，使辅助电机102和曲柄轴52绕同轴旋转。在该情况下，也可以利用行星齿轮机构来构成传递机构106。另外，例如也可以是，仅辅助电机102的一部分配置于在曲柄轴52的轴方向上与行星齿轮机构78相邻的位置。
也能够省略传递机构106，并将辅助电机102的输出部102A与行星架86或输出轴56直接地连结。传递机构106的结构不限于上述结构，只要能够根据辅助电机102的性能、特性得到需要的减速比，则能够任意地选择齿轮的个数、齿轮的齿数。另外，例如既可以将传递机构106设为包含链条及链轮而不包含齿轮的结构，也可以是包含齿轮、链条及链轮的结构。在该情况下，链条及链轮作为将辅助电机102的旋转减速的减速机构发挥功能。
也能够省略设置在传递机构106上的单向离合器116。
单向离合器116不限于设置在传递齿轮108与传递轴110之间，也可以设置在从辅助电机102的输出部102A到前链轮30的路径的任一个部分。由此，能够防止由于人力驱动力使辅助电机102的输出部102A旋转的情况。
也能够将辅助电机102配置成输出部102A与曲柄轴52不平行。在该情况下，例如，在传递机构106上设置锥齿轮来连结辅助电机102与行星架86。由此，能够提高辅助电机102的配置自由度。
也能够将与输出部的距离相对长的齿圈88、90、92的内径设为小于与输出部的距离相对短的齿圈88、90、92的内径。
也能够省略增速机构58。在该情况下，曲柄轴52的旋转被直接地传递给太阳齿轮82。
也能够省略设置在增速机构58与变速器60之间的单向离合器76。在该情况下，通过使曲柄轴52反向旋转，能够使前链轮30反向旋转，在后轮18上设置有倒刹车的情况下，能够操作该倒刹车。
也能够将增速机构58与变速器60的行星架72连结，并将由变速器60变速后的旋转增速。在该情况下，也能够将输出侧的传递齿轮114与增速机构58的输出部连结。
也能够将传感器118安装在曲柄轴52、太阳齿轮68、行星齿轮70或行星架72上。在该情况下，传感器118也能够检测出不受辅助电机102的力矩影响的人力驱动力。
也能够将传感器118安装在行星齿轮机构78上。
也能够将辅助装置62和变速器60配置在分别的壳体内。
也能够将连结体64变更为通过电动控制旋转体65的电动变速单元。电动变速单元具有电动机及减速器，并与变速控制装置24电连接。
也能够将旋转限制机构80变更为同时限制多个齿圈88、90、92中的两个齿圈88、90、92的旋转。
也能够将旋转限制机构80变更为利用与多个齿圈88、90、92的外周接触的皮带选择性地限制多个齿圈88、90、92的旋转。在利用皮带限制多个齿圈88、90、92的旋转的这种结构中，在限制齿圈88、90、92的旋转时，施加在齿圈88、90、92上的力矩越大，齿圈的制动越难，变速性能下降。因此，能够达到与实施方式的(1)类似的效果。
也能够采用实现2级变速比的变速器60或实现4级以上变速比的变速器60。
变速器60的结构能够适当变更。总而言之，只要是包括具有多个齿圈的行星齿轮机构和选择性地限制各齿圈的旋转的旋转限制机构并传递曲柄轴的旋转的变速器，辅助单元50的变速器也能够采用任一种变速器。
附图标记说明
10…自行车
50…辅助单元
52…曲柄轴
58…增速机构
68…太阳齿轮
70…行星齿轮
72…行星架
74…齿圈
76…单向离合器
60…变速器
78…行星齿轮机构
82…太阳齿轮
84…行星齿轮
86…行星架
88…第1齿圈
90…第2齿圈
92…第3齿圈
80…旋转限制机构
96A、98A、100A…爪部
102…辅助电机
102A…输出部(输出轴)
106…传递机构
108…输入侧的传递齿轮
110…传递轴
112…中间的传递齿轮
114…输出侧的传递齿轮
118…传感器

Claims (17)

1.一种自行车用辅助单元，其特征在于，包含：
变速器，所述变速器具有变速器行星齿轮机构和旋转限制机构，并传递曲柄轴的旋转，所述变速器行星齿轮机构具有多个变速器行星齿轮机构齿圈，所述旋转限制机构选择性地限制多个所述变速器行星齿轮机构齿圈的旋转；以及
辅助电机，
在从所述变速器的输出部到前链轮之间的动力传递路径中，从所述辅助电机输出的第2驱动力被加在从所述变速器输出的第1驱动力上。
2.根据权利要求1所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述变速器的所述输出部是所述变速器行星齿轮机构的变速器行星齿轮机构行星架。
3.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
相对于所述变速器行星齿轮机构的旋转轴，在径向外侧配置所述辅助电机。
4.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
还具有将所述第2驱动力传递给所述动力传递路径的传递机构。
5.根据权利要求4所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述传递机构将所述辅助电机的输出轴的旋转减速。
6.根据权利要求4所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述传递机构具有与所述变速器的输出部结合的输出侧的传递齿轮。
7.根据权利要求6所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述传递机构还具有：与所述辅助电机的输出轴啮合的输入侧的传递齿轮、与所述输入侧的传递齿轮结合的传递轴、以及与所述传递轴结合并与所述输出侧的传递齿轮啮合的中间的传递齿轮。
8.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述旋转限制机构具有与多个所述变速器行星齿轮机构齿圈的各个对应的多个爪部，所述爪部通过与所述变速器行星齿轮机构齿圈卡合而限制所述变速器行星齿轮机构齿圈的旋转，通过从所述变速器行星齿轮机构齿圈脱离而容许所述变速器行星齿轮机构齿圈的旋转。
9.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述辅助电机的输出轴与所述曲柄轴平行。
10.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述变速器行星齿轮机构的输出部与所述曲柄轴绕同轴旋转。
11.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述变速器行星齿轮机构的输出部与所述曲柄轴绕不同的轴旋转。
12.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
多个所述变速器行星齿轮机构齿圈在所述曲柄轴的轴方向上排列配置，
在多个所述变速器行星齿轮机构齿圈中，与所述输出部的距离相对短的变速器行星齿轮机构齿圈比与所述输出部的距离相对长的变速器行星齿轮机构齿圈内径小。
13.根据权利要求1或2所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
具有将所述曲柄轴的旋转增速并输入所述变速器的增速机构。
14.根据权利要求13所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
还具有设置在所述增速机构与所述变速器之间的单向离合器。
15.根据权利要求13所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
所述增速机构具有增速机构行星齿轮机构，所述增速机构行星齿轮机构具有太阳齿轮、行星齿轮、增速机构行星齿轮机构行星架以及增速机构行星齿轮机构齿圈，从所述增速机构行星齿轮机构行星架输入曲柄轴的旋转，从所述太阳齿轮输出旋转。
16.根据权利要求15所述的自行车用辅助单元，其特征在于，
还具有检测被施加在所述增速机构的增速机构行星齿轮机构齿圈上的人力驱动力的传感器。
17.根据权利要求16所述的自行车用辅助单元，其特征在于，所述传感器是应变传感器。
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