CN106414227A - 电动辅助自行车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动辅助自行车，其不仅能够将变速机构设置于所谓的电机驱动单元内，而且也能够将在变速时对搭乘者施加的不快感或冲击抑制到最小限度。在设置于电机驱动单元(20)的减速机构(25)内设有：低速用减速齿轮(36)、高速用减速齿轮(41)、配设于低速用减速齿轮(36)和合力传递体(29)之间的低速用单向离合器(51)、配设于高速用减速齿轮(41)和合力传递体(29)之间的高速用单向离合器(52)、卡脱自如地配设于高速用单向离合器(52)的选择离合器(45)。而且，选择离合器(45)在向高速用单向离合器(52)卡合时，将该高速用单向离合器(52)设为自由状态，在从高速用单向离合器(52)脱离时，使该高速用单向离合器(52)发挥功能。

Description

电动辅助自行车

技术领域

本发明涉及可通过由来自踏板的踏力实现的人力驱动力加上由电机产生的辅助驱动力而行驶的电动辅助自行车。

背景技术

已知有如下的电动辅助自行车，即，具有从蓄电池等蓄电器供电的电机，利用转矩传感器检测由施加于踏板的踏力构成的人力驱动力，通过加上与人力驱动力相对应的电机的辅助驱动力(辅助力)，由此，即使是上坡等，也能够轻松地行驶。

在该电动辅助自行车中，具有将内装有电机等的电机驱动单元配设于设有曲柄轴的部位的结构。就这种配置结构的电动辅助自行车而言，重量比较大的电机驱动单元配置于电动辅助自行车的前后方向中央(即，前轮和后轮之间的中间)的较低的位置。因此，该配置结构的电动辅助自行车与电机内装于前轮的轮毂或后轮的轮毂的电动辅助自行车相比，容易抬高前轮或后轮，即使道路上有台阶，也能够容易跨过等，车身的操作良好，另外，行驶稳定性也良好。

作为设置于这种电动辅助自行车的电机驱动单元，大体上具有也称为所谓的双轴式的电机驱动单元100和也称为所谓的单轴式的电机驱动单元200，该电机驱动单元100如图25所示，与配设于曲柄轴101的一端部附近部位的作为人力驱动力输出轮体的驱动链轮(也称为前链轮或大齿轮)102分体地具备输出来自电机的辅助驱动力的辅助驱动力输出链轮103；该电机驱动单元200如图26、图27所示，由踏力实现的人力驱动力和由电机实现的辅助驱动力在电机驱动单元200的内部合成，所合成的合力从驱动链轮201输出。

上述双轴式的电机驱动单元100例如公开在专利文献1等中。如图25所示，该双轴式的电机驱动单元100以辅助驱动力输出链轮103从电机驱动单元100的驱动链轮102的后方的部位向电机驱动单元100的单元壳体104的外侧突出的状态配设。而且，输出人力驱动力的驱动链轮102和输出辅助驱动力的辅助驱动力输出链轮103分别与作为环状驱动力传递体的链条105啮合，通过链条105，人力驱动力和辅助驱动力被合成，并传递到后轮侧。

在辅助驱动力输出链轮103的更后方，配设有与辅助驱动力输出链轮103啮合后的链条105啮合并向下方进行引导的张紧装置(也称为导向装置)106。而且，通过设置于该张紧装置106的张紧链轮107，使与辅助驱动力输出链轮103啮合的链条105的包角增加。

另一方面，所谓的单轴式的电机驱动单元200例如公开在专利文献2等中。如图26、图27所示，该单轴式的电机驱动单元200在传递来自踏板的人力驱动力的曲柄轴202的外周配设有：通过锯齿结合等来传递上述人力驱动力的筒状人力传递体203、将经由该人力传递体203而传递的人力驱动力和来自电机204的辅助驱动力合成的合力体205。而且，构成为来自人力传递体203的人力驱动力经由单向离合器206传递到合力体205。另外，在合力体205的一端部形成有经由减速机构207传递来自电机204的辅助驱动力的大径齿轮部205a，在合力体205的另一端部安装有与作为环状驱动力传递体的链条208啮合的作为驱动力输出轮体的驱动链轮201。而且，在合力体205中合成的合力从驱动链轮201经由链条208传递到后轮侧。

如图26、图27所示，单轴式的电机驱动单元200是仅使驱动链轮201与链条208啮合，且将人力驱动力和辅助驱动力合成后的合力传递到链条208的方式。与此相对，在双轴式的电机驱动单元100中，如图25所示，需要使传递人力驱动力的驱动链轮102和传递辅助驱动力的辅助驱动力输出链轮103与链条105啮合，还需要使张紧链轮107与链条105啮合。

因此，单轴式的电机驱动单元200通过设计电机204或减速机构207等的配置，具有能够使电机驱动单元200的侧视时的状态下的面积(来自横向的投影面积)比双轴式的电机驱动单元100的面积更小(能够小型化)的优点。另外，在要安装所谓的前变速器的情况下，单轴式的电机驱动单元200通过将驱动链轮201设为多级，能够安装上述前变速器。另一方面，双轴式的电机驱动单元100由于需要使驱动链轮102、辅助驱动力输出链轮103、张紧链轮107与链条105啮合，因此，难以安装前变速器。进而，单轴式的电机驱动单元200也具有不需要设置张紧链轮107等张紧装置106就可以实现的优点。

此外，在具有这种优点的单轴式的电机驱动单元200中，大多在传递来自曲柄轴202的人力驱动力的人力传递体203的外周面和其相对部分设置检测人力驱动力的磁致伸缩式的转矩传感器209。即，在人力传递体203的外周面形成有磁致伸缩产生部209b，并且以与该磁致伸缩产生部209b相对的方式配设有检测磁致伸缩产生部209b的磁变动的线圈209a。而且，在踏下了左右踏板时，曲柄轴202会因踏力(人力驱动力)而扭转，所以利用上述转矩传感器209来检测传递来自曲柄轴202的人力驱动力的人力传递体203的扭转状态。

但是，在这种单轴式的电机驱动单元200中，在安装前变速器的情况下，考虑将如设置于运动用自行车等那样的外装变速器配设在曲柄轴的侧方。即，考虑在图27所示的驱动链轮201的部位，相对于沿着曲柄轴202的轴心方向的方向(也称为车宽方向)错开位置地配设多个驱动链轮，并且在这些驱动链轮的附近设置使链条向车宽方向移动的前拨链器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2009－208710号公报

专利文献2：(日本)特开平10－250673号公报

发明所要解决的课题

但是，在这种单轴式的电机驱动单元上设有外装变速器的情况下，有可能产生如下所述的问题。

首先，因为是横向排列地配设有多个驱动链轮的结构，并且是相对于这些多个驱动链轮切换链条的结构，所以需要使用在车宽方向上尺寸比一般链条小的(薄的)链条。但是，在这种电动辅助自行车中，不仅人力驱动力作用于链条，就连辅助驱动力也作用于链条，还有两者合成的力也作用于链条，所以当使用在车宽方向上尺寸比一般链条小的(薄的)链条时，就会产生如下问题：链条的耐用年数成为极短的期间、零件的更换频率增大、辅助驱动力不充分。

另外，在将前拨链器设置于自行车的情况下，大多设置于驱动链轮的斜上后方位置，但在电动辅助自行车中，该部位配设有蓄电池的载置台或蓄电池，所以也产生如下问题：这些零件(载置台或蓄电池)和前拨链器发生干扰，难以良好地配设这两者。

另外，由于前拨链器露出外部而设置，所以有前拨链器、或链条和前拨链器的啮合部分等在行驶中与障碍物等抵接等而产生损坏，或者链条脱出的担心，可靠性降低。

另外，在电动辅助自行车中，因为不仅人力驱动力作用于链条，就连辅助驱动力也作用于链条，还有两者合成的力也作用于链条，所以在作为前拨链器作用有较大的转矩的情况下，也必须开发一种可切换的专用的前拨链器。

此外，考虑在单轴式的电机驱动单元内安装使用行星齿轮机构的变速器来代替设置外装变速器，但在这种情况下，存在转矩的传递效率因使用行星齿轮机构而下降的担心。

作为解决这些问题的方法，如图28、图29所示，考虑在传递来自踏板的人力驱动力的曲柄轴301的外周设置：传递人力驱动力的筒状的人力传递体302、传递人力驱动力和来自电机304的辅助驱动力所合成的合力的合力传递体305、以不同的周速度(即，不同的转速)传递来自电机304的辅助驱动力的低速用减速齿轮308及高速用减速齿轮309、相对于这些减速齿轮308、309可选择性地卡合的选择离合器310。

此外，选择离合器310以沿着合力传递体305的轴心(也是曲柄轴301的轴心)移动自如且旋转自如的方式配设。在此，构成为，来自电机304的辅助驱动力经由形成于电机304的旋转轴的端部的小径的电机轴减速齿轮315、与该电机轴减速齿轮315啮合的中间轴减速齿轮316、中间轴317、中间轴减速齿轮318、319等，以不同的周速度传递到低速用减速齿轮308及高速用减速齿轮309。

另外，选择离合器310构成为通过利用安装于车把等的变速杆(未图示)而经由线等进行移动的离合器驱动部311，沿着合力传递体305的轴心(也是曲柄轴301的轴心)移动自如。

选择离合器310在其内周侧与合力传递体305进行花键结合，在选择离合器310的一侧面内周形成有可与形成于低速用减速齿轮308的齿部308a卡合的齿部310a(参照图21)。另外，在选择离合器310的另一侧面形成有可与形成于高速用减速齿轮309的卡合孔309a卡合的卡合突部310b。

而且，如图28、图29所示，通过以选择离合器310的齿部310a与低速用减速齿轮308的齿部308a卡合的方式使选择离合器310定位，经由以比较小的转速(低转速)旋转的低速用减速齿轮308将来自电机304的辅助驱动力传递到合力传递体305。另外，如图30所示，通过以选择离合器310的卡合突部310b与高速用减速齿轮309的卡合孔309a卡合的方式使选择离合器310定位，以比较大的转速(高转速)传递来自电机304的辅助驱动力，并传递到合力传递体305。传递到合力传递体305的合力经由驱动链轮320及链条321传递到后轮侧。

此外，在图28～图30中，330是电机304或配设上述变速机构等的电机驱动单元，325是传递来自人力传递体302的人力的连动筒体，326是辅助驱动力切断用的单向离合器。该辅助驱动力切断用的单向离合器326在停止了踏板的旋转时，不向踏板侧传递来自电机304的辅助驱动力。

通过使用该图28～图30所示的结构，能够一边变速，一边向后轮侧传递合力。另外，由于是由设置于电机驱动单元330内的减速机构构成变速部(变速机构)的结构，且不是具有具备多个驱动链轮的所谓的外装变速器的结构，因此，不使用在单轴式的电机驱动单元上设置外装变速器时所需要的相对于车宽方向较小的尺寸的(薄的)链条也可以，并且不设置前拨链器也可以。

但是，在该图28～图30所示的结构中，通过选择离合器310，选择性地与低速用减速齿轮308或高速用减速齿轮309卡合。即，因为低速用减速齿轮308和高速用减速齿轮309的旋转速度不同，所以选择离合器310必然不会同时与低速用减速齿轮308和高速用减速齿轮309卡合，因此，会产生选择离合器310与低速用减速齿轮308和高速用减速齿轮309中的任一个都不卡合的所谓的空档状态(空转状态)。

这样，在选择离合器310与低速用减速齿轮308和高速用减速齿轮309中的任一个都不卡合的所谓的空档状态下，成为人力驱动力或辅助驱动力都不传递到后轮侧的状态，所以踏板急剧变轻等，有可能给骑电动辅助自行车的搭乘者带来不快感。另外，因为人力驱动力或辅助驱动力暂时不传递到后轮侧，所以在经由空档状态而与低速用减速齿轮308或高速用减速齿轮309卡合时的变速时，产生较大的冲击，有给搭乘者带来冲击、减速齿轮308、309的寿命下降、或产生杂音的可能。

另外，进而，在成为空档状态时，考虑强制地使选择离合器310移动以使其与任一个合力减速齿轮308、309卡合的方式构成，但在这种情况下，因为暂时成为空档状态之后再进行切换，所以会产生同样的不良情况。

发明内容

本发明是为解决上述课题的发明，其目的在于，提供一种电动辅助自行车，其不仅能够将变速机构设置于所谓的电机驱动单元内，而且还能够将在变速时对搭乘者施加的不快感或冲击抑制到最小限度。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的电动辅助自行车具备具有电机的电机驱动单元，能通过由来自踏板的踏力实现的人力驱动力加上由电机产生的辅助驱动力来行驶，其特征在于，传递来自所述踏板的人力驱动力的曲柄轴和所述电机按照以相互不同的轴心为中心旋转的方式配设，在所述曲柄轴的外周配设有传递所述人力驱动力的人力传递体，在所述曲柄轴的外周配设有合力传递体，该合力传递体传递人力驱动力和来自电机的辅助驱动力所合成的合力，设有减速机构，该减速机构具有多对减速齿轮和选择离合器，将所述人力驱动力和所述辅助驱动力合成，并且，将所述人力驱动力和所述辅助驱动力所合成的合力进行变速，所述人力传递体、所述合力传递体及所述减速机构配设于所述电机驱动单元的内部，构成为，经由所述减速机构传递到所述合力传递体的合力，经由与曲柄轴同轴心的驱动力输出轮体和卷挂于该驱动力输出轮体的环状驱动力传递体而传递到后轮，所述减速机构具有：中间轴，其与所述曲柄轴平行地配设；多个中间轴减速齿轮，其设置于该中间轴；低速用减速齿轮，其旋转自如地配设于所述曲柄轴的外周，并传递人力驱动力及辅助驱动力；高速用减速齿轮，其旋转自如地配设于所述曲柄轴的外周，并传递人力驱动力及辅助驱动力；低速用单向离合器，其配设于所述低速用减速齿轮与所述合力传递体之间；高速用单向离合器，其配设于所述高速用减速齿轮与所述合力传递体之间；所述选择离合器，其卡脱自如地配设于所述高速用单向离合器，所述选择离合器在向所述高速用单向离合器卡合时，将该高速用单向离合器设为自由状态，在从所述高速用单向离合器脱离时，使该高速用单向离合器发挥功能。此外，也可以相对于所述合力传递体滑动自如地配设所述选择离合器。另外，作为所述环状驱动力传递体，也可以使用链条，但也可以使用齿形带而代替之。

在该结构中，当使选择离合器与所述高速用单向离合器卡合而将选择离合器设为自由状态时，只有所述低速用单向离合器工作，因此，经由该低旋转速度单向离合器，将来自电机的辅助驱动力和来自以低旋转速度进行旋转的所述低速用减速齿轮的力传递输出到所述合力传递体。

另外，当使选择离合器脱离所述高速用单向离合器时，除所述低速用单向离合器发挥功能以外，所述高速用单向离合器也发挥功能，因此，经由该高速用单向离合器，来自电机的辅助驱动力和来自以高旋转速度进行旋转的所述高速用减速齿轮的力传递输出到所述合力传递体。

通过这样构成，来自电机的辅助驱动力通过切换到所述低速用减速齿轮或所述高速用减速齿轮中的任一个而传递到合力传递体，不会成为所谓的空档状态(空转状态)。因此，能够将在变速时对搭乘者施加的不快感或冲击抑制到最小限度。

另外，也可以将所述低速用单向离合器和所述高速用单向离合器相对于与曲柄轴的轴心正交的方向重叠配设。根据该结构，与将所述低速用单向离合器和所述高速用单向离合器相对于曲柄轴的轴心方向配设于不同位置的情况相比，能够将所述低速用单向离合器和所述高速用单向离合器相对于曲柄轴的轴心方向以较小的尺寸配设，进而能够将电机驱动单元相对于曲柄轴的轴心方向小型化。

另外，可以设置控制部、检测所述选择离合器或与所述选择离合器连动的连动部件的位置的位置检测装置。根据该结构，能够检测所述选择离合器或连动部件等是位于低速用位置还是位于高速用位置，所以能够根据各位置来控制辅助驱动力。另外，在这种情况下，当可检测所述选择离合器或所述连动部件位于低速用位置的情况、或位于高速用位置的情况、或位于低速用位置与高速用位置之间的中间位置的情况地构成所述位置检测装置时，就能够检测到在低速用位置和高速用位置之间正在进行切换等的情况，也能够进行与这种状况相应的更良好的控制动作。

另外，在这种情况下，在由所述位置检测装置检测到所述选择离合器或所述连动部件从高速用位置侧移动到了低速用位置侧时，更优选由所述控制部控制所述电机，以使辅助驱动力暂时降低。

根据该结构，在由搭乘者等进行从高速级向低速级的切换操作等而所述选择离合器或连动部件要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，辅助驱动力暂时降低，因此，所述高速用单向离合器容易从结合状态切换到切断状态。即，在进行从高速级向低速级的切换操作时，大多是比较大的力持续发挥作用，所以例如所述高速用单向离合器的凸轮(棘爪)往往难以脱离与齿部等卡合的状态而变更为切断状态。因此，即使在这种情况下，也如上所述，通过使辅助驱动力暂时降低，容易使例如所述高速用单向离合器的凸轮(棘爪)脱离齿部等而切断。

另外，优选设置施力机构，该施力机构在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，利用所述选择离合器对所述高速用单向离合器的凸轮施力以使其倒下。根据该结构，在由搭乘者等进行从高速级向低速级的切换操作等而所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，通过所述施力机构，所述选择离合器对所述高速用单向离合器的凸轮施力以使其倒下，所述高速用单向离合器容易从结合状态切换到切断状态。

所述施力机构优选具有：通过所述选择离合器对所述高速用单向离合器的凸轮施力以使其倒下的施力装置、利用该施力装置的作用力施加使所述选择离合器向沿着曲柄轴的轴心方向的方向移动的冲击力的冲击力产生装置。根据该结构，在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，利用所述冲击力产生装置施加使所述选择离合器向沿着曲柄轴的轴心方向的方向移动的冲击力，所述高速用单向离合器容易从结合状态切换到切断状态。

作为所述冲击力产生装置，也可以为设置于所述选择离合器的、与驱动所述选择离合器的离合器驱动臂抵接的面上的突状部。由此，容易以比较简单的结构使所述高速用单向离合器从结合状态切换到切断状态。

另外，所述施力机构也可以为具有倾斜面的结构，该倾斜面在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，产生使所述选择离合器向与所述高速用单向离合器卡合的方向移动的分力。根据该结构，在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，由所述倾斜面施加使所述选择离合器向与所述高速用单向离合器卡合的方向移动的分力，所述高速用单向离合器容易从结合状态切换到切断状态。

所述选择离合器和所述合力传递体也可以以所述曲柄轴的轴心为中心在规定角度内可相对转动地嵌合，在所述选择离合器及所述合力传递体中的一方形成有所述倾斜面，在所述选择离合器及所述合力传递体的另一方形成有与所述倾斜面抵接的突起部。由此，也容易以比较简单的结构使所述高速用单向离合器从结合状态切换到切断状态。

另外，也可以为如下的结构，即，所述选择离合器和所述合力传递体以所述曲柄轴的轴心为中心可相对转动地嵌合，所述施力机构具有：形成于选择离合器的内周面且即使高速用单向离合器的凸轮为立起的姿势也可收纳所述凸轮的收纳凹部、与该收纳凹部连续地形成并以越向所述选择离合器的内周面的周向移动越成为小径的位置的方式倾斜而使凸轮形成为倒下的姿势的内周倾斜面、形成于选择离合器的内周面并将凸轮维持为倒下的姿势的倾倒姿势维持面。根据该结构，在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，对高速用单向离合器的凸轮施力，以使其收纳于所述收纳凹部以后一边与内周倾斜面抵接一边倒下，所述高速用单向离合器容易从结合状态切换到切断状态。

此外，在所述人力传递体也可以形成用于检测所述人力驱动力的转矩传感器的磁致伸缩产生部。另外，在所述曲柄轴和所述低速用减速齿轮之间的人力驱动力的传递路径上也可以配设不将来自电机侧的辅助驱动力传递到曲柄轴侧的辅助驱动力切断用的单向离合器。另外，在这种情况下，也可以在所述曲柄轴的外周设置与所述人力传递体卡合的连动筒体，在该连动筒体和所述低速用减速齿轮之间配设所述辅助驱动力切断用的单向离合器。

根据该结构，由于在所述人力传递体和所述低速用减速齿轮之间设有连动筒体，因此，即使在所述人力传递体形成有用于检测所述人力驱动力的转矩传感器的磁致伸缩产生部的情况下，所述选择离合器的切换时的振动或所述辅助驱动力切断用的单向离合器的振动也难以传递到所述人力传递体，其结果是，与未设有连动筒体的情况相比，转矩传感器的可靠性提高。

另外，也可以设置检测所述连动筒体或所述人力传递体的旋转的旋转检测器，据此，能够检测所述连动筒体或所述人力传递体的旋转，即，曲柄轴的旋转。

发明效果

根据本发明，由于作为配设于所述电机驱动单元的内部的所述减速机构，采用如下结构，即，具有：旋转自如地配设于所述曲柄轴的外周并传递人力驱动力及辅助驱动力的低速用减速齿轮、旋转自如地配设于所述曲柄轴的外周并传递人力驱动力及辅助驱动力的高速用减速齿轮、配设于所述低速用减速齿轮和所述合力传递体之间的低速用单向离合器、配设于所述高速用减速齿轮和所述合力传递体之间的高速用单向离合器、卡脱自如地配设于所述高速用单向离合器的所述选择离合器，因此，不会成为所谓的空档状态(空转状态)，能够良好地切换来自所述低速用减速齿轮的合力和来自所述高速用减速齿轮的合力而传递输出到所述合力传递体。其结果是，能够将在变速时对搭乘者施加的不快感或冲击抑制到最小限度。另外，由于采用的是通过减速机构而将人力驱动力和来自电机的辅助驱动力所合成的合力进行变速的结构，因此，与以人力驱动力进行了变速以后再与辅助驱动力合成的结构、或者以辅助驱动力进行了变速以后再与人力驱动力合成的结构相比，也具有能够扩大力的输出范围的优点。

另外，通过将所述低速用单向离合器和所述高速用单向离合器相对于与曲柄轴的轴心正交的方向重叠配设，能够使电机驱动单元相对于曲柄轴的轴心方向小型化。

另外，设有控制部、检测选择离合器或与选择离合器连动的连动部件的位置的位置检测装置，且在由所述位置检测装置检测到所述选择离合器从高速用位置侧移动到低速用位置侧时，通过由所述控制部控制电机以使辅助驱动力暂时降低，容易将高速用单向离合器从结合状态切换到切断状态，能够良好地进行变速动作，可靠性提高。

另外，当设有在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，利用所述选择离合器对所述高速用单向离合器的凸轮施力以使其倒下的施力机构时，就能够良好地进行变速动作，可靠性提高。在这种情况下，作为所述施力机构，既可以是在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时施加冲击力的冲击力产生装置，也可以是具有产生使所述选择离合器向与所述高速用单向离合器卡合的方向移动的分力的倾斜面的结构。另外，作为所述施力机构，也可以为如下结构，具有：形成于选择离合器的内周面且即使高速用单向离合器凸轮为立起的姿势也可收纳所述凸轮的收纳凹部、与该收纳凹部连续地形成并以越向所述选择离合器的内周面的周向移动越成为小径的位置的方式倾斜的内周倾斜面、将凸轮维持为倒下的姿势的倾倒姿势维持面。

附图说明

图1是本发明实施方式的电动辅助自行车的整体侧面图；

图2是同上电动辅助自行车的去掉了一部分的侧面图；

图3(a)及(b)是同上电动辅助自行车的电机驱动单元的右侧面图及右侧视剖面图；

图4是同上电动辅助自行车的电机驱动单元的俯视剖面图，且是变速级为低速(第一速)时的状态；

图5是同上电动辅助自行车的电机驱动单元的主要部分放大俯视剖面图，且是变速级为低速(第一速)时的状态；

图6(a)及(b)分别是同上电机驱动单元的低速用单向离合器和高速用单向离合器的概念性的侧面图，(a)是变速级为低速(第一速)时的状态，(b)是变速级为高速(第二速)时的状态；

图7是同上电机驱动单元的选择离合器的剖面图；

图8是同上电机驱动单元的俯视剖面图，且是变速级为高速(第二速)时的状态；

图9是同上电机驱动单元的主要部分放大俯视剖面图，且是变速级为高速(第二速)时的状态；

图10(a)及(b)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂或离合器驱动轴等的概略图，(a)是离合器驱动臂或离合器驱动轴位于低速(第一速)位置时的状态，(b)是离合器驱动臂或离合器驱动轴位于低速(第一速)位置和高速(第二速)位置之间的中间位置时的状态；

图11是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂或离合器驱动轴等的概略图，且是离合器驱动臂或离合器驱动轴位于高速(第二速)位置时的状态；

图12(a)、(b)及(c)是本发明其他实施方式的电动辅助自行车的电机驱动单元的选择离合器的立体图、正面图、及侧面图(但是，以省略了选择离合器的凹部的左侧面部的状态来表示)；

图13(a)及(b)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图及右侧面图，且是变速级为高速(第二速)时的状态；

图14(a)、(b)及(c)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图、右侧面图、及去掉了一部分的背面图，且是从高速(第二速)向低速(第一速)的切换等待状态；

图15(a)、(b)及(c)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图、右侧面图、及去掉了一部分的背面图，且是变速级切换到低速(第一速)时的状态；

图16(a)及(b)是同上电机驱动单元的合力传递体的侧面图及立体图；

图17是本发明的其他实施方式的电动辅助自行车的电机驱动单元的合力传递体的立体图；

图18(a)、(b)及(c)是本发明的其他实施方式的电动辅助自行车的电机驱动单元的选择离合器的立体图、正面图、及侧面图(但是，以省略了选择离合器的凹部的左侧面部的状态来表示)；

图19(a)～(d)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图及右侧面图、主要部分放大侧面图及主要部分放大剖面图，且是变速级为高速(第二速)进的状态；

图20(a)～(d)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图、右侧面图、主要部分放大侧面图及主要部分放大剖面图，且是从高速(第二速)向低速(第一速)的切换等待状态；

图21(a)～(d)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图、右侧面图、主要部分放大侧面图及主要部分放大剖面图，且是从高速(第二速)向低速(第一速)的切换等待状态；

图22(a)～(d)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图、右侧面图、主要部分放大侧面图及主要部分放大剖面图，且是从高速(第二速)向低速(第一速)的切换等待状态；

图23(a)～(d)是表示同上电机驱动单元的离合器驱动臂、选择离合器、合力传递体、高速用单向离合器等的图3(b)的A－A线向视底面图、右侧面图、主要部分放大侧面图及主要部分放大剖面图，且是变速级切换到了低速(第一速)的状态；

图24是本发明的再另一实施方式的电动辅助自行车的电机驱动单元的俯视剖面图；

图25是现有电动辅助自行车的双轴式的电机驱动单元及其附近部位的侧面图；

图26是现有电动辅助自行车的单轴式的电机驱动单元的侧面图；

图27是同上单轴式的电机驱动单元的俯视剖面图；

图28是其他的现有单轴式的电机驱动单元的俯视剖面图，且是变速级为低速(第一速)时的状态；

图29是同上其他的现有单轴式的电机驱动单元的主要部分放大俯视剖面图，且是变速级为低速(第一速)时的状态；

图30是同上其他的现有单轴式的电机驱动单元的俯视剖面图，且是变速部为高速(第二速)时的状态。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明实施方式的电动辅助自行车进行说明。此外，以下说明中的左右方向及前后方向是指面向行进方向而搭乘于该电动辅助自行车1的状态下的方向。另外，该发明的结构不局限于下述的结构。

图1、图2的1是本发明实施方式的电动辅助自行车。如图1、图2等所示，该电动辅助自行车1具备：由头管2a、前叉2b、主管2c、立管2d、后下叉(chain stay)2e、后上叉(seatstay)2f等构成的金属制车架2、旋转自如地安装于前叉2b的下端的前轮3、旋转自如地安装于后下叉2e的后端的后轮4、变更前轮3的朝向的车把5、车座6、施加由踏力构成的人力驱动力的曲柄7及踏板8、设有产生辅助驱动力(辅助力)的作为驱动源的电动的电机21(参照图4等)及进行包含该电机21在内的各种电器控制的控制部24(参照图4)等的电机驱动单元20、向电机21供给驱动用电力的由二次电池构成的蓄电池12、安装于车把5等而搭乘者等可操作且设定后述的减速机构25的变速功能的速度(低速(第一速)或高速(第二速))的变速级手边操作部18、安装于车把等而搭乘者等可操作且设定该电动辅助自行车1的电源的切换或行驶模式等的手边设定部(未图示)、以与曲柄轴7a同轴心地一体旋转的方式安装且输出人力驱动力及辅助驱动力合成的合力的作为驱动力输出轮体的驱动链轮(也称为前链轮、曲柄链轮或前齿轮)13、安装于后轮4的轮毂(也称为后轮毂)9的作为后部轮体的后链轮(有时也称为后齿轮)14、遍及驱动链轮13和后链轮14而以可旋转的状态卷绕成环状的作为环状驱动力传递体的链条15、从侧方覆盖链条15等的链条罩17。

此外，蓄电池12是蓄电器的一个例子，优选二次电池，但作为蓄电器的另一个例子，也可以为电容器等。此外，曲柄7由分别设置于左右的曲柄臂7b和连结左右曲柄臂7b彼此的曲柄轴7a构成，在曲柄臂7b的端部旋转自如地安装有踏板8。

如图1、图2所示，在该电动辅助自行车1中，电机驱动单元20配置于曲柄轴7a的大致后方等前轮3和后轮4之间的中间位置(更详细地说，中间位置的下部)。而且，通过设为这种配置结构，能够因重量比较大的电机驱动单元20配置于电动辅助自行车1的前后方向中央而容易抬高前轮3或后轮4，即使道路上有台阶，也容易跨过等，电动辅助自行车1的车身(车架2等)的操作良好，另外，行驶稳定性也良好。

图3(a)及(b)是电机驱动单元20的右侧面图及右侧视剖面图，图4是电机驱动单元20的俯视横剖面图。

如图3(a)、(b)、图4所示，电机驱动单元20由单元壳体22构成外壳部等，该单元壳体22由电机壳体22a、左侧壳体22b、右侧壳体22c构成，曲柄轴7a左右贯通电机驱动单元20的前部。另外，在曲柄轴7a的外周配设有：传递来自曲柄轴7a的人力驱动力的大致筒状的人力传递体28、传递来自人力传递体28的人力驱动力的连动筒体23、经由单向离合器(辅助驱动力切断用的单向离合器)30等而传递来自连动筒体23的人力驱动力并且向驱动链轮13传递由人力驱动力和来自电机21的辅助驱动力合成的合力的合力传递体29。

另外，从单元壳体22的前侧靠右部位到前后方向中央部等的位置，配设有具有多对减速用齿轮36～41等的减速机构25，在该实施方式中，如后所述，在减速机构25中也赋予有作为内装变速器(内装型的变速部)的功能。另外，在单元壳体22内的后部左侧配设有电机21，在单元壳体22内的后部右侧配设有设置进行各种电器控制的电子零件的控制基板24a或具有各种信息的存储部等的控制部24。

如果进一步对电机驱动单元20进行详述，则如图4、图5、图6等所示，以左右贯通了电机驱动单元20的前部的状态通过轴承26、27而旋转自如地配设有曲柄轴7a，在该曲柄轴7a的靠左侧的部分的外周，经由锯齿部(或花键部)7c而以一体旋转的状态嵌合有筒状的人力传递体28。此外，在人力传递体28的内周的与曲柄轴7a的锯齿部(或花键部)7c相对应的部位，也形成有锯齿部(或花键部)28b，并与曲柄轴7a的锯齿部(或花键部)7c啮合。

在人力传递体28的外周表面，形成有施加了磁各向异性的磁致伸缩产生部31b，并且在其外周经由一定的间隙(空间)而配设有线圈31a，由这些磁致伸缩产生部31b及线圈31a构成磁致伸缩式的转矩传感器(人力检测部)31。由此，来自曲柄轴7a的人力驱动力传递到人力传递体28，并且由转矩传感器31检测人力驱动力。另外，在该磁致伸缩式的转矩传感器31中，磁致伸缩产生部31b形成为相对于人力传递体28的轴心方向成例如+45度和－45度的螺旋形状。而且，以如下方式构成：由于当向人力传递体28传递人力驱动力时，就会在人力传递体28的表面的磁致伸缩产生部31b产生变形，从而产生透磁率的增加部分和减少部分，所以通过测定线圈31a的电感差，能够检测转矩(人力驱动力)的大小。

连动筒体23以相对于曲柄轴7a旋转自如的状态配设于曲柄轴7a的外周的与人力传递体28的右侧邻接的部位，但通过形成于人力传递体28的右端部外周的锯齿部(或花键部)28a和形成于连动筒体23的左端部内周的锯齿部(或花键部)23a而嵌合，与人力传递体28一体旋转。此外，在该实施方式中，形成于连动筒体23的左端部内周的锯齿部(或花键部)23a从外侧与人力传递体28的锯齿部(或花键部)28a嵌合。

另外，在该实施方式中，在连动筒体23的左侧部分的外周，安装有用于检测连动筒体23的旋转状态的旋转检测体11。另外，旋转检测器10以隔开微小间隙从左右夹着旋转检测体11的方式安装固定于单元壳体22侧。例如，旋转检测器10在旋转检测体11的旋转方向上并列构成有两个由射出部和受光部构成的成对的光传感器，旋转检测体11具有梳(梳子)齿状地沿外周方向延伸的多个齿部(遮光部)。而且，通过旋转检测体11的齿部通过旋转检测器10的射出部和受光部之间，而由旋转检测器10电性地检测光的入射状态和遮光状态，在输入该信号的控制部24，检测连动筒体23的旋转量及旋转方向。此外，也可以设置磁性传感器来代替光传感器而检测连动筒体23的旋转量及旋转方向。在此，以如下方式构成：因为连动筒体23与人力传递体28一体旋转，且人力传递体28与曲柄轴7a一体旋转，所以通过检测连动筒体23的旋转量及旋转方向，也能够检测曲柄轴7a或踏板8的旋转量及旋转方向。

另外，在连动筒体23的右侧部分的外周，经由单向离合器(辅助驱动力切断用的单向离合器)30而配设有设置于减速机构25的低速用减速齿轮(减速齿轮之一)36。而且，在踩下踏板8而前进的情况下，传递到连动筒体23的人力驱动力向减速机构25的低速用减速齿轮36传递。

如图4所示，电机21由电机轴承32、33旋转自如地支承其旋转轴21a及转子部21b。另外，电机21的旋转轴21a向右侧方突出，在该突出部的外周形成有后述的电机轴减速齿轮40。

如图4、图5所示，减速机构25具有：与曲柄轴7a平行配设的中间轴44、含有低速用减速齿轮36及后述的高速用减速齿轮41的多对(该实施方式中，三对)减速齿轮36～41、低速用单向离合器51及高速用单向离合器52、与高速用单向离合器52卡脱自如的选择离合器45等。而且，减速机构25将通过曲柄轴7a而传递的人力驱动力和从电机21传递的辅助驱动力合成，且将上述人力驱动力和上述辅助驱动力合成的合力以可变速的状态传递到合力传递体29。

中间轴44以左右延伸并与曲柄轴7a平行的姿势且以由轴承34、35旋转自如地支承的状态配设在电机驱动单元20的前后方向中央部。在中间轴44安装有：人力驱动力切断用的单向离合器47、大径的第一中间轴减速齿轮37、小径的第二中间轴减速齿轮38、小径但比第二中间轴减速齿轮38大径的第三中间轴减速齿轮39等。而且，在人力驱动力切断用的单向离合器47未切断的情况下，第一～第三中间轴减速齿轮37～39与中间轴44一同一体地旋转。

形成于电机21的旋转轴21a的电机轴减速齿轮40设为小径，与大径的第一中间轴减速齿轮37啮合。由此，电机21的旋转被减速，来自电机21的辅助驱动力的转矩增大，并传递到中间轴44侧。小径的第二中间轴减速齿轮38与旋转自如地配设于曲柄轴7a的外周的大径的低速用减速齿轮36啮合。由此，传递到中间轴44的辅助驱动力的转矩进一步增大，并传递到低速用减速齿轮36。小径的第三中间轴减速齿轮39与旋转自如地配设于曲柄轴7a的外周的大径(但是，比低速用减速齿轮36小径)的高速用减速齿轮41啮合。由此，传递到中间轴44的辅助驱动力的转矩进一步增大，并传递到高速用减速齿轮41传递。此外，高速用减速齿轮41以比低速用减速齿轮36高的速度而旋转。另外，人力驱动力切断用的单向离合器47配设于中间轴44和第一中间轴减速齿轮37之间，以不将来自人力传递减速齿轮36侧的人力驱动力传递到电机21侧的方式动作，在未产生辅助驱动力的情况下，阻止电机21通过来自踏板8的力而旋转，从而减轻搭乘者的使踏板8回转的力。

如图5等所示，低速用减速齿轮36具有从齿部36a的基部向右侧延伸的小径的筒状部36b，并旋转自如地配设于曲柄轴7a的外周。另外，在低速用减速齿轮36的筒状部36b的外周，组装有低速用单向离合器51，低速用单向离合器51的凸轮(棘爪)51a相对于形成在中径筒状部29a的内周侧的齿部29d(参照图5、图6等)卡脱自如，该中径筒状部29a形成于合力传递体29。合力传递体29旋转自如地配设于曲柄轴7a的外周，具有位于左侧的中径筒状部29a和位于右侧的小径筒状部29b。而且，在合力传递体29的小径筒状部29b的端部外周，安装有驱动链轮13，驱动链轮13与合力传递体29一体旋转。

如图5、图6等所示，在合力传递体29的小径筒状部29b的靠左侧的部位的外周，经由轴承53而旋转自如地配设有高速用减速齿轮41。在高速用减速齿轮41的左侧部分的内周，形成有与高速用单向离合器52卡脱自如的齿部41a。另外，在合力传递体29的中径筒状部29a的靠右的部位的外周，安装有高速用单向离合器52。而且，由弹簧(环状的螺旋弹簧)S施力而向高速用单向离合器52的外周侧突出(立起)的高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a在向规定方向旋转的情况下，与高速用减速齿轮41的齿部41a卡合而一体旋转。另外，在该实施方式中，如图4、图5等所示，低速用单向离合器51和高速用单向离合器52以重叠的方式配设在与曲柄轴7a的轴心正交的方向上，但不局限于此。

如图5～图7等所示，在合力传递体29的中径筒状部29a的靠左的部位的外周，经由花键部29c、45a而沿轴方向移动自如地配设有选择离合器45。如图7的简要图所示，在选择离合器45的内周面的靠左的部位，形成有向内侧突出的花键部45a，并且在选择离合器45的内周面的靠右的部位角部，形成有越向侧方越向外周侧扩大且将高速用单向离合器52的凸轮52a引导为倒下的姿势(非立起姿势)的倾斜面45b。另外，在选择离合器45的外周面形成有凹部45c，在该凹部45c嵌入有具有大致C字形状的把持臂部的离合器驱动臂48。如图3(b)、图10等所示，该离合器驱动臂48与以与曲柄轴7a平行的姿势且以可移动的姿势被支承的离合器驱动轴49一同移动自如。另外，在离合器驱动轴49经由外嵌的垫片42而与离合器驱动臂48邻接地配设有离合器连动筒43，该离合器连动筒43可与离合器驱动臂48一同移动。

而且，如图4、图5所示，在选择离合器45与离合器驱动臂48一同位于靠右的位置时，如图5、图6(a)所示，高速用单向离合器52的凸轮52a成为倒下的姿势，高速用单向离合器52和高速用减速齿轮41分离开，成为来自高速用减速齿轮41的力不向合力传递体29传递的状态。另一方面，如图8、图9所示，在选择离合器45与离合器驱动臂48一同位于靠左的位置时，选择离合器45相对于高速用单向离合器52的凸轮52a分离开，由此，高速用单向离合器52的凸轮52a成为可立起的状态。其结果是，高速用单向离合器52和高速用减速齿轮41卡合，成为可将来自高速用减速齿轮41的力传递到合力传递体29的状态。

在此，如图10、图11等所示，安装有离合器驱动臂48的离合器驱动轴49与传递变速级手边操作部18的操作的变速用电缆55的端部卡合，并经由以支点56a为中心而转动的传递连杆56被驱动。在与离合器驱动臂48或离合器驱动轴49一同移动自如地被支承的离合器连动筒43形成有：小径筒状部43b、从该小径筒状部43b的端部向径向倾斜的倾斜面43c、与该倾斜面43c的端部连续的大径部43d。另外，在离合器连动筒43的附近部位，配设有用于与离合器驱动臂48连动地检测离合器连动筒43的位置的两个位置检测传感器(位置检测装置)57、58。此外，图10、图11的22c、22d是可沿轴心方向移动地支承离合器驱动轴49的支承部，59是安装于离合器驱动轴49并与传递连杆56的前端臂56b卡合的卡合环，46是对离合器驱动轴49、选择离合器45、离合器连动筒43向图10等的右方向移动的方向(选择离合器45与高速用单向离合器52的凸轮52a卡合的方向)施力的离合器施力弹簧。

而且，以如下方式构成，随着变速级手边操作部18的操作，选择离合器45经由变速用电缆55、离合器驱动轴49、离合器驱动臂48等而移动。例如，在将变速级手边操作部18设为低速级(第一段)的情况(离合器驱动臂48或选择离合器45等为低速用位置的情况)下，如图10(a)所示，第一、第二位置检测传感器57、58的检测部57a、58a双方都设为不被按压的状态，并设为接通(ON)状态。在将变速级手边操作部18从低速级(第一段)移至高速级(第二段)的过程中的情况(离合器驱动臂48、离合器连动筒43、或选择离合器45等位于中间位置的情况)下，如图10(b)所示，第一位置检测传感器57按压其检测部57a而成为断开(OFF)状态，第二位置检测传感器58因其检测部58a为非按压状态而处于接通状态下。在将变速级手边操作部18设定为高速级(第二段)的情况(离合器驱动臂48、或离合器连动筒43、选择离合器45等为高速用位置的情况)下，如图11所示，第一、第二位置检测传感器57、58的检测部双方都设为按压状态而成为断开状态。

而且，在由位置检测传感器57、58检测到与选择离合器45连动的作为连动部件的离合器驱动臂48或离合器连动筒43从高速用位置侧移动到了低速用位置侧例如从高速用位置移动到了中间位置时，由控制部24控制电机21以使辅助驱动力暂时降低，从而良好地进行从高速级向低速级的切换动作。

在上述结构中，在变速级手边操作部18被设为低速级(第一段)的情况下，如图4、图5、图6(a)所示，选择离合器45与高速用单向离合器52卡合，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a成为倒下的姿势(非立起姿势)。由此，合力传递体29与高速用减速齿轮41分离开，成为经由低速用单向离合器51仅与低速用减速齿轮36连接的状态。因此，来自电机21的辅助驱动力和来自以低旋转速度进行旋转的低速用减速齿轮36的力与人力驱动力合在一起而向合力传递体29传递并从驱动链轮13输出。

在上述结构中，在变速级手边操作部18被设为高速级(第二段)的情况下，如图6(b)、图7～图9、所示，选择离合器45脱离高速用单向离合器52，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a成为可立起的姿势。由此，合力传递体29成为经由高速用单向离合器52可与高速用减速齿轮41连接且经由低速用单向离合器51也可与低速用减速齿轮36连接的状态。但是，因为高速用减速齿轮41以比低速用减速齿轮36高的速度进行旋转，所以低速用减速齿轮36成为空转状态，高速用减速齿轮41被连接。因此，来自电机21的辅助驱动力和来自以高旋转进行旋转的高速用减速齿轮41的力与人力驱动力合在一起而向合力传递体29传递并从驱动链轮13输出。

通过这样构成，来自电机21的辅助驱动力被切换到低速用减速齿轮36或高速用减速齿轮41中的任一个，并被传递到合力传递体29，不会成为所谓的空档状态(空转状态)。因此，在变速时踏板8迅速变轻等，能够防止给骑电动辅助自行车1的搭乘者带来不快感。另外，不会如暂时成为空档状态的那样在变速时产生较大的冲击而给搭乘者带来冲击，或减速齿轮36～41的寿命下降，或产生杂音的情况，可靠性提高。另外，由于采用的是通过减速机构25而以人力驱动力和来自电机21的辅助驱动力所合成的合力进行变速的结构，因此，与以人力驱动力进行了变速以后再与辅助驱动力合成的结构、或以辅助驱动力进行了变速以后再与人力驱动力合成的结构的情况相比，也具有能够扩大力的输出范围的优点。

另外，根据上述结构，相对于与曲柄轴7a的轴心正交的方向重叠配设有低速用单向离合器51和高速用单向离合器52。因此，根据该结构，与将低速用单向离合器51和高速用单向离合器52相对于与曲柄轴7a的轴心正交的方向配设于不同位置的情况相比，能够以较小的尺寸将低速用单向离合器51和高速用单向离合器52配设在曲柄轴7a的轴心方向上，能够小型化。但是，不局限于此，也可以将低速用单向离合器51和高速用单向离合器52相对于曲柄轴7a的轴心方向配设在不同的位置，即使在这种情况下，也不会成为空档状态(空转状态)，也能够良好地变速。

另外，根据上述结构，因为具备检测与选择离合器45连动的连动部件即离合器驱动臂48或离合器连动筒43的位置的作为位置检测装置的位置检测传感器57、58，所以能够检测到选择离合器45或离合器驱动臂48、离合器连动筒43等是位于低速用位置(第一级位置)，还是位于高速用位置(第二级位置)。由此，能够根据低速用位置和高速用位置的各自的变速级来控制辅助驱动力。

另外，根据上述结构，因为通过位置检测传感器57、58，不仅能够检测到选择离合器45或离合器驱动臂48、离合器连动筒43(连动部件)是位于低速用位置还是位于高速用位置，还能够检测到是位于低速用位置和高速用位置之间的中间位置，所以也能够检测到在低速用位置和高速用位置之间正在进行切换等，也能够进行与这种状况相对应的更细致且良好的控制动作(与辅助驱动力相关的控制动作等)。

另外，根据上述结构，由于在由搭乘者等进行从高速级向低速级的切换操作(所谓的降档操作)等而离合器驱动臂48要从高速用位置侧移至低速用位置侧时，辅助驱动力暂时降低，因此，高速用单向离合器52容易从结合状态切换到切断状态。即，在进行从高速级向低速级的切换操作时，在上坡等坡路上行驶而踏下踏板8的情况等下，大多是比较大的力持续发挥作用，所以往往是例如高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a与高速用减速齿轮41的齿部等强烈地抵接，难以脱离卡合状态而变更为切断状态(凸轮52a成为立起的状态)。即，此时，因为离合器施力弹簧46的作用力仅作用于离合器驱动臂48从高速用位置侧移至低速用位置侧的方向上，所以高速用单向离合器52的凸轮52a难以脱离卡合状态而变更为切断状态。与此相对，在本实施方式中，因为如上述那样使辅助驱动力暂时降低，由此，例如高速用单向离合器52的凸轮52a容易脱离高速用减速齿轮41的齿部等而切断，容易进行变速，便利性提高。

另外，根据上述结构，由于在人力传递体28和低速用减速齿轮36之间设有连动筒体23，因此即使在人力传递体28形成有用于检测人力驱动力的转矩传感器31的磁致伸缩产生部31b的情况下，也难以使选择离合器45的切换时的振动或辅助驱动力切断用的单向离合器30的振动传递到人力传递体28，其结果是，与未设有连动筒体33的情况相比，转矩传感器31的可靠性提高。

另外，根据上述结构，通过设有检测连动筒体33的旋转的旋转检测器10，能够检测连动筒体33或人力传递体28的旋转即曲柄轴7a的旋转。此外，也可以构成为由旋转检测器10检测人力传递体28的旋转来代替由旋转检测器10检测连动筒体33的旋转。

另外，在上述结构中，对安装于车把5的变速级手边操作部18的变速级的切换动作经由变速用电缆55传递到离合器驱动臂48或选择离合器45而进行变速的情况进行了描述。但是，不局限于此，也可以设置检测变速级手边操作部18的变速级的切换动作的检测传感器等，并且设置使离合器驱动臂48或选择离合器45移动的离合器移动用电机等，在检测到变速级手边操作部18的变速级的切换动作时，通过上述离合器移动用电机，使离合器驱动臂48或选择离合器45移动。

另外，在上述结构中，在进行从高速级向低速级的切换操作(所谓的降档操作)时，往往是高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a与高速用减速齿轮41的齿部等强烈地抵接，难以脱离卡合状态而变更为切断状态。因此，在上述实施方式中，设有检测与选择离合器45连动的离合器驱动臂48或离合器连动筒43的位置的位置检测传感器57、58，在由位置检测传感器57、58检测到离合器驱动臂48或离合器连动筒43从高速用位置侧移至低速用位置侧时，由控制部24控制电机21，以使辅助驱动力暂时降低。

但是，不局限于上述结构，也可以除设置上述实施方式的结构(在设有检测离合器驱动臂48等的位置的装置而检测到离合器驱动臂48等从高速用位置侧移至低速用位置侧时使辅助驱动力暂时降低的结构)以外，还设置施力机构，或者以施力机构来代替该结构，所述施力机构在离合器驱动臂48等从高速用位置侧移至低速用位置侧时(所谓的降档时)，通过选择离合器45等而施力，以使高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a倒下。

图12～图16是表示具备该施力机构的结构的图。

在该实施方式中，如图12～图15所示，在选择离合器45的凹部45c中的离合器驱动臂48进行抵接的右侧面，沿周向形成有多个向左侧突出的突状部45d。此外，在该实施方式中，选择离合器45的突状部45d的两侧相对于未设有突状部45d的部位倾斜地连接。另外，在该实施方式中，也与图10、图11所示的情况同样，具有作为施力装置的离合器施力弹簧46(参照图10、图11)，通过离合器施力弹簧46的作用力，离合器驱动臂48被向图10、图11的右侧(选择离合器45与高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a侧卡合的方向)施力。此外，在图12(a)～(c)中，为了便于理解，以省略了选择离合器45的凹部45c的左侧面的状态来表示选择离合器45的突状部45d。

而且，如图13(a)、(b)、图14(a)～(c)所示(图13(a)、(b)表示的是变速级为高速(第二速)的状态，图14(a)～(c)表示的是变速级从高速(第二速)向低速(第一速)的切换等待状态)，在离合器驱动臂48等要从高速用位置的状态向低速用位置(图13的右侧)移动时，离合器施力弹簧46的作用力就作用于离合器驱动臂48。由此，离合器驱动臂48的前端部48b的右侧面部一边抵接于与合力传递体28一同旋转的选择离合器45的突状部45d一边旋转。此外，图15(a)～(c)表示的是离合器驱动臂48等结束了向低速用位置移动的状态。

由此，选择离合器45一边对高速级侧(图13(a)、图14(a)等的右侧)施力(离合器驱动臂48的前端部48b的右侧面部跨过选择离合器45的突状部45d时的冲击力)一边旋转，通过选择离合器45，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a容易倒下，高速用单向离合器52容易脱离卡合状态而变更为切断状态。即，选择离合器45的突状部45d作为冲击力产生装置发挥功能，该冲击力产生装置利用作为施力装置的离合器施力弹簧46的作用力，来施加使选择离合器45向沿着曲柄轴7a的轴心方向的方向移动的冲击力。

进而，如图14(c)、图15(c)、图16(a)、(b)所示，在选择离合器45的内周面，相对于周向形成有多个向内径侧突出且也作为对合力传递体29进行止转的止转部(花键部45a)而发挥功能的突起部45a’。与此相对应，在合力传递体29的外周，形成有与选择离合器45的突起部45a’啮合且也作为花键部29c发挥功能的台阶部29c’(图16(a)、(b)所示的粗径面29f和细径面29g之间的台阶部分)。在此，合力传递体29和选择离合器45以仅可沿周向转动某角度的方式且以相对于周向隔开间隙的状态形成，并且以细径面29g越向右侧越大的方式在台阶部29c’的局部(详细而言，合力传递体29的旋转方向的下游侧的面的台阶部29c’)形成有倾斜面29h。

而且，因为合力传递体29和选择离合器45仅可沿周向转动某角度，所以选择离合器45的突起部45d与合力传递体29的台阶部29c’的、合力传递体29的旋转方向上的下游侧的面抵接，在离合器驱动臂48等要从高速用位置向低速用位置移动时，选择离合器45的突起部45a’与合力传递体29的台阶部29c’的倾斜面29h抵接。其结果是，通过基于来自倾斜面29h的反作用力的分力，可促使选择离合器45一边以向高速级侧(图16等的右侧)移动的方式施力(分力)一边向右侧移动。由此，通过选择离合器45，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a容易以更强的力向倒下的方向被按压而倒下，高速用单向离合器52容易脱离卡合状态而变更为切断状态。

这样，在该实施方式中，由离合器施力弹簧46、或选择离合器45的突状部(冲击力产生装置)45d、合力传递体29的台阶部29d的倾斜面29h、选择离合器45的突起部45a’构成对高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a施力以使其倒下的施力机构。而且，在由该施力机构进行从高速级向低速级的切换操作(所谓的降档操作)时，通过选择离合器45，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a比较容易倒下，从而高速用单向离合器52良好地变更为切断状态，良好地进行从高速级向低速级的切换动作。其结果是，作为电动辅助自行车1的可靠性提高。

另外，根据上述实施方式，作为施力机构，具有利用作为施力装置的离合器施力弹簧46的作用力来施加使选择离合器45向沿着曲柄轴7a的轴心方向的方向移动的冲击力的作为冲击力产生装置的突状部45d、在选择离合器45要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时产生使选择离合器45向与高速用单向离合器52卡合的方向移动的分力的倾斜面29h。因此，通过突状部45d的冲击力产生功能和倾斜面29h的分力产生功能的协同效果，所谓的降档时的高速用单向离合器52的解除功能极其良好地发挥作用，极其良好地进行从高速级向低速级的切换动作，作为电动辅助自行车1的可靠性进一步提高。

但是，不局限于此，也可以为仅具有突状部45d的冲击力产生功能和倾斜面29h的分力产生功能中的任一方作为施力机构的结构，由此，也发挥良好地进行这些从高速级向低速级的切换动作的功能。

此外，在上述实施方式中，对产生分力产生功能的倾斜面29h形成于合力传递体29的外周且与倾斜面29h抵接的突起部45a’形成于选择离合器45的情况进行了描述，但不局限于此，也可以使产生分力产生功能的倾斜面形成于选择离合器45，且使与倾斜面抵接的突起部形成于合力传递体29。

另外，在图12～图16所示的实施方式中，对具有倾斜面29h的情况进行了描述，但不局限于此，该倾斜面29h在合力传递体29和选择离合器45仅可沿周向转动某角度，且选择离合器45要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，产生使选择离合器45向与高速用单向离合器52卡合的方向移动的分力。

图17～图23表示的是本发明的其他实施方式。如图17、图18所示，在该实施方式中，未设有限制合力传递体29(详细而言，合力传递体29的外周部位)和选择离合器45(详细而言，选择离合器45的内周侧部位)的相对于周向的可旋转范围那样的花键部45a等止转部，而是以曲柄轴7a的轴心为中心可相对转动(可沿周向旋转)地嵌合有合力传递体29和选择离合器45。此外，图17的29j是形成于合力传递体29且可收纳高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a的凹部。

另外，如图18～图23所示，作为施力机构，在选择离合器45的内周面设有即使高速用单向离合器52的凸轮52a为立起的姿势也可收纳的收纳凹部45g，并且形成有将凸轮52a设为倒下的姿势的内周倾斜面45f和将凸轮52a维持为倒下的姿势的小径的倾倒姿势维持面45h，该内周倾斜面45f与收纳凹部45g连续，并以越向周向移动越成为小径的位置的方式倾斜。

收纳凹部45g及内周倾斜面45f形成于在从高速级向低速级的切换操作时(所谓的降档操作时)高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a被收纳或进行抵接的选择离合器45的内周面的靠右的部位。而且，内周倾斜面45f在选择离合器45的内周面中以越向沿着合力传递体29的旋转方向的周向移动越成为小径的位置的方式倾斜。在该实施方式中，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a相对于周向设置于三个部位(相对于周向隔开120度间隔而设置)。另外，与此相对应，在三个部位以即使是凸轮(棘爪)52a向比设有该高速用单向离合器52的部位的合力传递体29更靠外侧突出的状态(立起状态)也能够收纳的方式设有收纳凹部45g，且形成有与该收纳凹部45g连续并以越向沿着合力传递体29的旋转方向的周向移动越成为小径的位置的方式逐渐倾斜的内周倾斜面45f。另外，以与内周倾斜面45f的最小径的部位成为同尺寸(厚度)的方式在选择离合器45的内周面的从中央起向靠左的部位形成有将凸轮52a维持为倒下的姿势的倾倒姿势维持面45h。此外，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a不局限于三个，也可以为两个或四个以上，只要与此相对应地形成收纳凹部45g及内周倾斜面45f即可。

另外，与图12～图16所示的实施方式同样，在该实施方式中也如此，如图18所示，在选择离合器45的凹部45c的离合器驱动臂48进行抵接的右侧面上沿周向形成有多个向左侧突出的突状部45d。此外，在该实施方式中也如此，选择离合器45的突状部45d的两侧相对于未设有突状部45d的部位倾斜地连接，但在高速(第二速)等时，在选择离合器45也向沿着合力传递体29的旋转方向的方向旋转时，开始与突状部45d抵接的部位的倾斜角度减小，可实现将离合器驱动臂48与突状部45d抵接的振动抑制到较少的程度。另外，在该实施方式中也如此，与图10、图11所示的情况同样，具有作为施力装置的离合器施力弹簧46，向选择离合器45与高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a侧卡合的方向施力。此外，在图18(a)～(c)中，为了便于理解，以省略了选择离合器45的凹部45c的左侧面的状态来表示选择离合器45的突状部45d。

图19(a)～(d)表示的是变速级为高速(第二速)的状态，图20(a)～(d)、图21(a)～(d)、图22(a)～(d)分别表示的是变速级从高速(第二速)向低速(第一速)的切换等待状态，图23(a)～(d)表示的是变速级切换到了低速(第一速)的状态(结束了向低速用位置移动的状态)。如图19(a)～(d)所示，选择离合器45从高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a分离开，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a立起，并与高速用减速齿轮41的齿部卡合。

当进行从高速级向低速级的切换操作(所谓的降档操作)时，在离合器驱动臂48等要从高速用位置的状态向低速用位置(图19(a)、图20(a)等的右侧)移动时，离合器施力弹簧46的作用力作用于离合器驱动臂48，由此，离合器驱动臂48的前端部48b的右侧面部一边与和合力传递体28一同旋转的选择离合器45的突状部45d抵接一边旋转。

由此，选择离合器45一边对高速级侧(图19(a)、图20(a)等的右侧)施力(离合器驱动臂48的前端部48b的右侧面部跨过选择离合器45的突状部45d时的冲击力)一边旋转，通过选择离合器45，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a容易倒下。其结果是，高速用单向离合器52容易脱离卡合状态而变更为切断状态。即，选择离合器45的突状部45d作为利用作为施力装置的离合器施力弹簧46的作用力施加使选择离合器45向沿着曲柄轴7a的轴心方向的方向移动的冲击力的冲击力产生装置而发挥功能，这一点具有与图12～图15所示的实施方式同样的作用。

另外，如上所述，通过离合器驱动臂48的前端部48b与选择离合器45的突状部45d抵接，成为选择离合器45难以向周向旋转的状态。因此，选择离合器45以旋转速度比合力传递体28慢的状态进行旋转。这时，因为选择离合器45要向接近高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a等的轴心方向(图19(a)、图20(a)等的右侧)移动，所以在高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a位于选择离合器45的收纳凹部45g的侧方时，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a以立起状态收纳于选择离合器45的收纳凹部45g。

进而，通过高速用单向离合器52与合力传递体29一同旋转，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a一边与和收纳凹部45g相连而形成于周向的内周倾斜面45f抵接一边旋转。因为内周倾斜面45f为以越向周向移动越成为小径的位置的方式倾斜的形状，所以如图21(a)～(d)、图22(a)～(d)所示，随着高速用单向离合器52旋转，其凸轮52a成为倒下的姿势。然后，通过离合器驱动臂48进一步向低速用位置侧(图22(a)、图23(a)等的右侧)移动，高速用单向离合器52的凸轮(棘爪)52a成为与小径的倾倒姿势维持面45h抵接的状态，并维持为倒下的姿势。其结果是，在从高速级向低速级的切换操作(所谓的降档操作)时，高速用单向离合器52的凸轮52a容易脱离高速用减速齿轮41的齿部等而切断，容易进行变速，便利性提高。

此外，在上述实施方式中，对使用链条15作为环状驱动力传递体而将来自驱动链轮13的力经由链条15传递到后链轮14的情况进行了描述。但是，不局限于此，如图24所示，也可以构成为使用齿形带19作为环状驱动力传递体，而将来自相当于驱动链轮的驱动齿轮13’的力经由齿形带19传递到后齿轮(未图示)。

另外，在上述实施方式中，对在电机驱动单元20上设有两级变速功能的情况进行了描述。但是，不局限于此，也可以构成为设置可变速为三级的1～3级用的减速齿轮作为减速用齿轮、变速用的三个单向离合器及两个选择离合器等，在1速时，仅1速用的单向离合器发挥功能，在2速时，仅1速用的单向离合器及2速用的单向离合器发挥功能，在3速时，全部单向离合器都发挥功能。由此，能够将3级变速功能附加于电机驱动单元20，在这种情况下，也能够不成为空档状态(空转状态)地变速。

产业上的可利用性

本发明能够应用于可通过由来自踏板的踏力实现的人力驱动力加上由电机产生的辅助驱动力而行驶的各种电动辅助自行车。

Claims (17)

1.一种电动辅助自行车，具备具有电机的电机驱动单元，能通过由来自踏板的踏力实现的人力驱动力加上由电机产生的辅助驱动力来行驶，其特征在于，

传递来自所述踏板的人力驱动力的曲柄轴和所述电机按照以相互不同的轴心为中心旋转的方式配设，

在所述曲柄轴的外周配设有传递所述人力驱动力的人力传递体，

在所述曲柄轴的外周配设有合力传递体，该合力传递体传递人力驱动力和来自电机的辅助驱动力所合成的合力，

设有减速机构，该减速机构具有多对减速齿轮和选择离合器，将所述人力驱动力和所述辅助驱动力合成，并且，将所述人力驱动力和所述辅助驱动力所合成的合力进行变速，

所述人力传递体、所述合力传递体及所述减速机构配设于所述电机驱动单元的内部，

构成为，经由所述减速机构传递到所述合力传递体的合力，经由与曲柄轴同轴心的驱动力输出轮体和卷挂于该驱动力输出轮体的环状驱动力传递体而传递到后轮，

所述减速机构具有：

中间轴，其与所述曲柄轴平行地配设；

多个中间轴减速齿轮，其设置于该中间轴；

低速用减速齿轮，其旋转自如地配设于所述曲柄轴的外周，并传递人力驱动力及辅助驱动力；

高速用减速齿轮，其旋转自如地配设于所述曲柄轴的外周，并传递人力驱动力及辅助驱动力；

低速用单向离合器，其配设于所述低速用减速齿轮与所述合力传递体之间；

高速用单向离合器，其配设于所述高速用减速齿轮与所述合力传递体之间；

所述选择离合器，其卡脱自如地配设于所述高速用单向离合器，

所述选择离合器在向所述高速用单向离合器卡合时，将该高速用单向离合器设为自由状态，在从所述高速用单向离合器脱离时，使该高速用单向离合器发挥功能。

2.如权利要求1所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述选择离合器相对于所述合力传递体滑动自如地配设。

3.如权利要求1或2所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述低速用单向离合器和所述高速用单向离合器相对于与曲柄轴的轴心正交的方向重叠配设。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，

设置有：

控制部；

位置检测装置，其检测所述选择离合器或与所述选择离合器连动的连动部件的位置。

5.如权利要求4所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述位置检测装置构成为，可检测所述选择离合器或所述连动部件位于低速用位置、或位于高速用位置、或位于低速用位置与高速用位置之间的中间位置。

6.如权利要求4或5所述的电动辅助自行车，其特征在于，

在由所述位置检测装置检测到所述选择离合器或所述连动部件从高速用位置侧移动到了低速用位置侧时，由所述控制部控制所述电机，使辅助驱动力暂时下降。

7.如权利要求1或2所述的电动辅助自行车，其特征在于，

设有施力机构，该施力机构在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，通过所述选择离合器对所述高速用单向离合器的凸轮施力以使其倒下。

8.如权利要求7所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述施力机构具有：通过所述选择离合器对所述高速用单向离合器的凸轮施力以使其倒下的施力装置、利用该施力装置的作用力施加使所述选择离合器向沿着曲柄轴的轴心方向的方向移动的冲击力的冲击力产生装置。

9.如权利要求8所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述冲击力产生装置是设置于所述选择离合器的、与驱动所述选择离合器的离合器驱动臂抵接的面的突状部。

10.如权利要求7～9中的任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述施力机构具有倾斜面，该倾斜面在所述选择离合器要从高速用位置侧向低速用位置侧移动时，产生使所述选择离合器向与所述高速用单向离合器卡合的方向移动的分力。

11.如权利要求10所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述选择离合器和所述合力传递体以所述曲柄轴的轴心为中心在规定角度内可相对转动地嵌合，在所述选择离合器及所述合力传递体中的一方形成有所述倾斜面，在所述选择离合器及所述合力传递体的另一方形成有与所述倾斜面抵接的突起部。

12.如权利要求7～9中的任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，

所述选择离合器和所述合力传递体以所述曲柄轴的轴心为中心可相对转动地嵌合，所述施力机构具有：形成于选择离合器的内周面且即使高速用单向离合器的凸轮为立起的姿势也可收纳所述凸轮的收纳凹部、与该收纳凹部连续地形成并以越向所述选择离合器的内周面的周向移动越成为小径的位置的方式倾斜而使凸轮形成为倒下的姿势的内周倾斜面、形成于选择离合器的内周面并将凸轮维持为倒下的姿势的倾倒姿势维持面。

13.如权利要求1～12中的任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，

在所述人力传递体形成有用于检测所述人力驱动力的转矩传感器的磁致伸缩产生部。

14.如权利要求1～13中的任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，

在所述曲柄轴与所述低速用减速齿轮之间的人力驱动力的传递路径，配设有不将来自电机侧的辅助驱动力传递到曲柄轴侧的辅助驱动力切断用的单向离合器。

15.如权利要求14所述的电动辅助自行车，其特征在于，

在所述曲柄轴的外周设有与所述人力传递体卡合的连动筒体，在该连动筒体与所述低速用减速齿轮之间配设有所述辅助驱动力切断用的单向离合器。

16.如权利要求15所述的电动辅助自行车，其特征在于，

设有检测所述连动筒体或所述人力传递体的旋转的旋转检测器。

17.如权利要求1～16中的任一项所述的电动辅助自行车，其特征在于，

作为所述环状驱动力传递体，使用齿形带。