CN107054544A - 自行车用驱动单元 - Google Patents

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CN107054544A CN201610831574.2A CN201610831574A CN107054544A CN 107054544 A CN107054544 A CN 107054544A CN 201610831574 A CN201610831574 A CN 201610831574A CN 107054544 A CN107054544 A CN 107054544A
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Abstract

本发明提供一种自行车用驱动单元，能够缩短在效率低的区域驱动马达的期间。自行车用驱动单元包括变速机构、能够将旋转传递给所述变速机构的马达、以及被传递来基于所述变速机构及人力驱动力的旋转的合力部件。所述变速机构包括第一太阳齿轮及第二太阳齿轮；各自构成的第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮；第一环形齿轮及第二环形齿轮。所述第一行星齿轮与所述第一太阳齿轮及所述第一环形齿轮啮合。所述第二行星齿轮与所述第二太阳齿轮及所述第三行星齿轮啮合。所述第三行星齿轮与所述第二行星齿轮及所述第二环形齿轮啮合。

Description

自行车用驱动单元
技术领域
本发明涉及自行车用驱动单元。
背景技术
具备对人力驱动力进行助力的马达的自行车用驱动单元众所周知。除了马达外，自行车用驱动单元还包括将马达的旋转减速并输出的减速器以及被传递来自减速器及曲柄轴的各自的旋转的合力部件等。专利文献1中公开了以往的自行车用驱动单元的一例。
专利文献1：特许第2623419号公报
以往的自行车用驱动单元中，马达的旋转速度与曲柄的旋转速度成正比。马达具有对应旋转速度而输出转矩变动的特性，所以因曲柄的旋转速度，有可能出现马达的输出转矩不足而使辅助力减小或马达的驱动效率降低的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种自行车用驱动单元，能够抑制随着曲柄的旋转速度的变化而辅助力降低的情况和马达的驱动效率降低的情况的至少一者。
〔1〕本发明的自行车用驱动单元，该自行车用驱动单元包括：变速机构；能够将旋转传递给所述变速机构的马达；以及被传递来自所述变速机构的旋转且被传递基于人力驱动力的旋转的合力部件，所述变速机构包括：第一太阳齿轮及第二太阳齿轮；各自构成的第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮；以及第一环形齿轮及第二环形齿轮，所述第一行星齿轮与所述第一太阳齿轮及所述第一环形齿轮啮合，所述第二行星齿轮与所述第二太阳齿轮及所述第三行星齿轮啮合，所述第三行星齿轮与所述第二行星齿轮及所述第二环形齿轮啮合。
〔2〕根据自行车用驱动单元的一例，所述合力部件绕所述曲柄轴的轴心设置，能够绕所述曲柄轴的轴心旋转。
〔3〕根据自行车用驱动单元的一例，该自行车用驱动单元还包括用于将所述马达的旋转传递给所述第一太阳齿轮及所述第二太阳齿轮的传递部件。
〔4〕根据自行车用驱动单元的一例，所述传递部件包括所述马达的输出轴。
〔5〕根据自行车用驱动单元的一例，所述变速机构还包括第一单向离合器及第二单向离合器，所述第一单向离合器以在所述传递部件向第一旋转方向旋转的情况下将所述传递部件的旋转传递给所述第一太阳齿轮，在所述传递部件向第二旋转方向旋转的情况下不将所述传递部件的旋转传递给所述第一太阳齿轮的方式与所述传递部件及所述第一太阳齿轮连结，所述第二单向离合器以在所述传递部件向所述第二旋转方向旋转的情况下将所述传递部件的旋转传递给所述第二太阳齿轮，在所述传递部件向所述第一旋转方向旋转的情况下不将所述传递部件的旋转传递给所述第二太阳齿轮的方式与所述传递部件及所述第二太阳齿轮连结。
〔6〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第一太阳齿轮及所述第二太阳齿轮能够绕同一轴心旋转。
〔7〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第一环形齿轮及所述第二环形齿轮一体形成。
〔8〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第一环形齿轮的齿数与所述第二环形齿轮的齿数相等。
〔9〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第一太阳齿轮的齿数与所述第二太阳齿轮的齿数相等，所述第一行星齿轮的齿数与所述第二行星齿轮的齿数不同，所述第一行星齿轮的齿数与所述第三行星齿轮的齿数不同。
〔10〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第三行星齿轮在沿着所述第二太阳齿轮的轴心的方向上本身齿的整体与所述第二环形齿轮的齿啮合地配置。
〔11〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第二行星齿轮在沿着所述第二太阳齿轮的轴心的方向上本身齿的整体与所述第三行星齿轮的齿啮合地配置。
〔12〕根据自行车用驱动单元的一例，所述第一行星齿轮在沿着所述第一太阳齿轮的轴心的方向上比所述第二行星齿轮及所述第三行星齿轮靠近所述马达配置。
〔13〕根据自行车用驱动单元的一例，所述变速机构还包括将所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮及所述第三行星齿轮能够旋转地支承的齿轮架，所述合力部件与所述齿轮架连结。
〔14〕根据自行车用驱动单元的一例，该自行车用驱动单元还包括设置了所述变速机构的机壳，所述第一环形齿轮及所述第二环形齿轮相对于所述机壳不能旋转地设置。
〔15〕根据自行车用驱动单元的一例，该自行车用驱动单元还包括将从所述变速机构输出的旋转进行减速并传递给所述合力部件的减速机构。
〔16〕根据自行车用驱动单元的一例，该自行车用驱动单元还包括控制所述马达的控制装置。
〔17〕根据自行车用驱动单元的一例，所述控制装置根据人力驱动力及曲柄的旋转速度控制所述马达。
〔18〕根据自行车用驱动单元的一例，所述控制装置在所述曲柄的旋转速度不到规定旋转速度的情况下以所述马达向第一旋转方向旋转的方式控制所述马达，在所述曲柄的旋转速度为所述规定旋转速度以上的情况下以所述马达向第二旋转方向旋转的方式控制所述马达。
〔19〕根据自行车用驱动单元的一例，该自行车用驱动单元还包括所述曲柄轴。
发明效果：
根据上述自行车用驱动单元，能够抑制随着曲柄的旋转速度的变化而辅助力降低的情况和马达的驱动效率降低的情况的至少一者。
附图说明
图1是具备第一实施方式的自行车用驱动单元的电动助力自行车的一部分的侧面图。
图2是图1的2－2线的剖面图。
图3是图2的3－3线的剖面图。
图4是图2的4－4线的剖面图。
图5是图2的变速机构的框图。
图6是第二实施方式的变速机构的框图。
图7是第三实施方式的变速机构的框图。
附图标记说明：
10电动助力自行车；12曲柄轴；30驱动单元；32机壳；34马达；36传递部件；38减速机构；40合力部件；50变速机构；52第一单向离合器；54第二单向离合器；62A第一太阳齿轮；62B第二太阳齿轮；64A第一环形齿轮；64B第二环形齿轮；68A第一行星齿轮；68B第二行星齿轮；68C第三行星齿轮；70齿轮架；80控制装置；R1第一旋转方向；R2第二旋转方向。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1所示的电动助力自行车10具备自行车用驱动单元(以下称“驱动单元30”)。在一例中，电动助力自行车10还具备一对曲柄臂14、一对踏板16、前链轮20、后链轮22、车链24和第一离合器26。
一对曲柄臂14以与驱动单元30的曲柄轴12能够一体旋转的状态分别与曲柄轴12的两端部连结。一对曲柄臂14与曲柄轴12一起构成曲柄。踏板16具有踏板主体16A和踏板轴16B。踏板轴16B与各个曲柄臂14连结。踏板主体16A以相对于踏板轴16B能够旋转的状态支承于一对踏板轴16B各自上。
前链轮20以驱动单元30的合力部件40(参照图2)与驱动单元30连结。后链轮22经由第一离合器26与电动助力自行车10的后轮(省略图示)连结。车链24卷挂在前链轮20和后链轮22上。第一离合器26是单向离合器。
驱动单元30的功能是对输入给曲柄轴12的人力驱动力进行助力。驱动单元30安装于电动助力自行车10的车架，相对于车架能够拆装。将驱动单元30与车架结合的结构例如是螺栓。安装于电动助力自行车10的车架上的电池(省略图示)能够对驱动单元30供给电能。
如图2所示，驱动单元30包括变速机构50和马达34。马达34的一例是电动马达。一例中，驱动单元30还包括机壳32、传递部件36、减速机构38和合力部件40。马达34、传递部件36、减速机构38和合力部件40配置于机壳32内。
曲柄轴12以相对于驱动单元30能够旋转的状态由驱动单元30支承。曲柄轴12的两端部从驱动单元30突出。另一例中，曲柄轴12可以包括于驱动单元30。
传递部件36包括马达34的输出轴。一例中，传递部件36是马达34的输出轴。马达34包括输出轴和主体34A。主体34A包括转子和定子(都省略图示)。马达34能够使传递部件36向第一旋转方向R1和与其相反的第二旋转方向R2旋转(参照图3)。传递部件36的轴心与沿着曲柄轴12的轴心的方向(以下称“第一方向”)平行。
马达34能够将旋转传递给变速机构50。传递部件36与包括于变速机构50的输入体62连结，将马达34的转子的旋转传递给变速机构50。包括于变速机构50的齿轮架70与包括于减速机构38的第一轴38X连结。包括于减速机构38的第三齿轮38C与包括于减速机构38并与合力部件40连结的齿轮44啮合，将从变速机构50传递来的旋转进行减速并传递给合力部件40。
合力部件40上被传递来自变速机构50的旋转且被传递基于人力驱动力的旋转。合力部件40包括中空轴42。中空轴42以相对于机壳32能够旋转的状态支承于机壳32及曲柄轴12。合力部件40绕曲柄轴12的轴心设置，能够绕曲柄轴12的轴心旋转。中空轴42的一方的端部42A从机壳32突出。曲柄轴12以其两端部从中空轴42突出的方式插入中空轴42内。齿轮44以相对于中空轴42不能旋转的状态安装于中空轴42。齿轮44与中空轴42同轴配置。在另一例中，齿轮44也可以是通过对中空轴42进行加工而与中空轴42一体形成。
第二离合器28是单向离合器，设于曲柄轴12的外周与合力部件40的内周之间。第二离合器28以当曲柄轴12向前方旋转的情况下从曲柄轴12对合力部件40传递旋转，当曲柄轴12向后方旋转的情况下不从曲柄轴12向合力部件40传递旋转的方式与曲柄轴12及合力部件40连结。
前链轮20在机壳32的外部配置于机壳32的侧方。前链轮20由螺栓46安装于驱动单元30。螺栓46以在其与合力部件40之间固定前链轮20的方式被旋入合力部件40。
使图1所示的曲柄轴12向前方旋转的人力驱动力被输入踏板16的情况下，曲柄轴12相对于电动助力自行车10的车架向前方旋转。这种情况下，曲柄轴12的旋转经由第二离合器28及合力部件40传递给前链轮20，前链轮20的旋转经由齿轮24传递给后链轮22。
使曲柄轴12向后方旋转的人力驱动力被输入给踏板16的情况下，曲柄轴12相对于车架向后方旋转。这种情况下，由第二离合器28的作用，曲柄轴12的旋转不传递给合力部件40及前链轮20。
如图2所示，变速机构50设于机壳32。变速机构50包括行星齿轮机构60、第一单向离合器52和第二单向离合器54。配置变速机构50的第一方向的位置是马达34的主体34A与减速机构38之间。行星齿轮机构60包括输入体62、传递体64和输出体66。变速机构50包括第一太阳齿轮62A及第二太阳齿轮62B；各自构成的第一行星齿轮68A、第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C；第一环形齿轮64A及第二环形齿轮64B；以及、齿轮架70。
输入体62包括分别各自构成的第一太阳齿轮62A及第二太阳齿轮62B。第一太阳齿轮62A及第二太阳齿轮62B能够绕同一轴心旋转。各太阳齿轮62A、62B以相对于传递部件36能够旋转的状态绕传递部件36配置，与传递部件36同轴设置。第一太阳齿轮62A的齿数与第二太阳齿轮62B的齿数相等。在另一例中，第一太阳齿轮62A的齿数与第二太阳齿轮62B的齿数可以不同。传递部件36是用于将马达34的旋转传递给第一太阳齿轮62A及第二太阳齿轮62B的部件。
各太阳齿轮62A、62B在第一方向上并排配置。在一例中，第一太阳齿轮62A在第一方向上设置于比第二太阳齿轮62B靠近马达34的主体34A的位置。在另一例中，第一太阳齿轮62A可以在第一方向上设置于比第二太阳齿轮62B远离马达34的主体34A的位置。
第一单向离合器52设于传递部件36的外周与第一太阳齿轮62A的内周之间。第一单向离合器52以当传递部件36向第一旋转方向R1(参照图3)旋转的情况下从传递部件36向第一太阳齿轮62A传递旋转，当传递部件36向第二旋转方向R2(参照图3)旋转的情况下不从传递部件36向第一太阳齿轮62A传递旋转的方式与传递部件36及第一太阳齿轮62A连结。第一单向离合器52可以由辊式离合器构成，也可以由爪式离合器构成。
第二单向离合器54设于传递部件36的外周与第二太阳齿轮62B的内周之间。第二单向离合器54以当传递部件36向第二旋转方向R2(参照图4)旋转的情况下从传递部件36向第二太阳齿轮62B传递旋转，当传递部件36向第一旋转方向R1(参照图4)旋转的情况下不从传递部件36向第二太阳齿轮62B传递旋转的方式与传递部件36及第二太阳齿轮62B连结。第二单向离合器54可以由辊式离合器构成，也可以由爪式离合器构成。
传递体64包括第一环形齿轮64A及第二环形齿轮64B。第一环形齿轮64A的齿数与第二环形齿轮64B的齿数相等。在另一例中，第一环形齿轮64A的齿数与第二环形齿轮64B的齿数可以不同。第一环形齿轮64A与第二环形齿轮64B一体形成。在另一例中，第一环形齿轮64A及第二环形齿轮64B可以各自形成。
第一环形齿轮64A及第二环形齿轮64B相对于机壳32不能旋转地设置。各环形齿轮64A、64B以不能绕传递部件36的旋转轴线旋转的状态绕传递部件36配置，并与传递部件36同轴设置。在一例中，各环形齿轮64A、64B固定于机壳32。各环形齿轮64A、64B在第一方向上并排配置。在一例中，第一环形齿轮64A在第一方向上设置于比第二环形齿轮64B靠近马达34的主体34A的位置。在另一例中，第一环形齿轮64A也可以在第一方向上设置于比第二环形齿轮64B远离马达34的主体34A的位置。
输出体66包括行星齿轮68、齿轮架70和行星销72。行星齿轮68包括各自构成的第一行星齿轮68A、第二行星齿轮68B和第三行星齿轮68C。在一例中，包括于输出体66的各行星齿轮68A、68B、68C各自的个数是3个。在另一例中，包括于输出体66的各行星齿轮68A、68B、68C各自的个数可以是一个，也可以是多个。
第一行星齿轮68A的齿数与第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C的齿数不同。第一行星齿轮68A的齿数比第二行星齿轮68B的齿数及第三行星齿轮68C的齿数多。在一例中，第二行星齿轮68B的齿数与第三行星齿轮68C的齿数相等。在另一例中，第二行星齿轮68B的齿数与第三行星齿轮68C的齿数可以不同。
各行星齿轮68A、68B及68C以相对于传递部件36能够公转的状态绕传递部件36配置。各行星齿轮68A、68B及68C在与第一方向垂直的方向(以下称“第二方向”)上配置于输入体62与传递体64之间。
第一行星齿轮68A在沿着第一太阳齿轮62A的轴心的方向上比第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C靠近马达34配置。在另一例中，第一行星齿轮68A可以在第一方向上设置于比第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C远离马达34的主体34A的位置。
第一行星齿轮68A与第一太阳齿轮62A及第一环形齿轮64A啮合。第一行星齿轮68A配置成在沿着第一太阳齿轮62A的轴心的方向上本身齿的整体与第一太阳齿轮62A及第一环形齿轮64A的齿啮合。
第二行星齿轮68B与第二太阳齿轮62B及第三行星齿轮68C啮合。第二行星齿轮68B与第二环形齿轮64B不啮合。第二行星齿轮68B配置成在沿着第二太阳齿轮62B的轴心的方向上本身齿的整体与第二太阳齿轮62B及第三行星齿轮68C的齿啮合。
第三行星齿轮68C与第二环形齿轮64B及第二行星齿轮68B啮合。第三行星齿轮68C与第二太阳齿轮62B不啮合。第三行星齿轮68C配置成在沿着第二太阳齿轮62B的轴心的方向上本身齿的整体与第二环形齿轮64B的齿啮合。
齿轮架70包括第一齿轮架70A及第二齿轮架70B。第一齿轮架70A和第二齿轮架70B各自构成。第一齿轮架70A固定于第二齿轮架70B。第一齿轮架70A与第二齿轮架70B可以一体形成。各齿轮架70A、70B以相对于传递部件36能够旋转的状态绕传递部件36配置，并与传递部件36同轴设置。齿轮架70将第一行星齿轮68A、第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C能够旋转地支承。
第一齿轮架70A和第二齿轮架70B在第一方向上并排配置。第一齿轮架70A在第一方向上设于第一行星齿轮68A与第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C之间。第二齿轮架70B在第一方向上比第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C偏向减速机构38侧设置。第二齿轮架70B以与包括于减速机构38的第一轴38X能够一体旋转的方式连结于第一轴38X。
行星销72包括第一行星销72A、第二行星销72B及第三行星销72C。第一行星销72A连结于第一齿轮架70A，支承第一行星齿轮68A。第一行星齿轮68A与第一行星销72A同轴设置。
第二行星销72B将第一齿轮架70A与第二齿轮架70B连结，支承第二行星齿轮68B。第二行星齿轮68B与第二行星销72B同轴设置。
第三行星销72C将第一齿轮架70A与第二齿轮架70B连结，支承第三行星齿轮68C。第三行星齿轮68C与第三行星销72C同轴设置。
行星齿轮68、齿轮架70和行星销72的连结结构能够采用多种实施方式的任一个。第一方式中，行星销72相对于齿轮架70能够旋转，行星齿轮68相对于行星销72不能旋转。第二方式中，行星销72相对于齿轮架70不能旋转，行星齿轮68相对于行星销72能够旋转。第三方式中，行星销72相对于齿轮架70能够旋转，行星齿轮68相对于行星销72能够旋转。
图3表示第一太阳齿轮62A、第一行星齿轮68A及第一环形齿轮64A等的关系。第一单向离合器52以当传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下将传递部件36的旋转传递给第一太阳齿轮62A，当传递部件36向与第一旋转方向R1相反的第二旋转方向R2旋转的情况下不将传递部件36的旋转传递给第一太阳齿轮62A的方式与传递部件36及第一太阳齿轮62A连结。因此，传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下，传递部件36的旋转经由第一太阳齿轮62A、第一行星齿轮68A及齿轮架70传递给减速机构38。
图4表示第二太阳齿轮62B、第二行星齿轮68B、第三行星齿轮68C及第二环形齿轮64B等的关系。第二单向离合器54以当传递部件36向第二旋转方向R2旋转的情况下将传递部件36的旋转传递给第二太阳齿轮62B，当传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下不将传递部件36的旋转传递给第二太阳齿轮62B的方式与传递部件36及第二太阳齿轮62B连结。因此，传递部件36向第二旋转方向R2旋转的情况下，传递部件36的旋转经由第二太阳齿轮62B、第二行星齿轮68B、第三行星齿轮68C及齿轮架70传递给减速机构38。
行星齿轮机构60具有多个变速比。变速比是输出体66的转速相对于输入体62的转速的比率。多个变速比包括第一变速比和第二变速比。第一变速比是由第一太阳齿轮62A、第一环形齿轮64A及第一行星齿轮68A将传递部件36的旋转减速的情况下所得的变速比。第二变速比是由第二太阳齿轮62B、第二环形齿轮64B、第二行星齿轮68B及第三行星齿轮68C将传递部件36的旋转减速的情况下所得的变速比。第二变速比大于第一变速比。
如图2所示，减速机构38包括第一轴38X、第二轴38Y、第一齿轮38A、第二齿轮38B、第三齿轮38C及齿轮44。第一轴38X的轴心及第二轴38Y的轴心与第一方向平行。第一轴38X与传递部件36同轴设置。
第一齿轮38A以相对于第一轴38X不能旋转的状态设于第一轴38X，与第一轴38X同轴设置。在另一例中，第一齿轮38A可以与第一轴38X一体形成。第一轴38X经由一个或多个轴承能够旋转地支承于机壳32。
第二齿轮38B以相对于第二轴38Y不能旋转的状态设于第二轴38Y，与第二轴38Y同轴设置。在另一例中，第二齿轮38B可以与第二轴38Y一体形成。第二齿轮38B与第一齿轮38A啮合。第一齿轮38A的齿数少于第二齿轮38B的齿数。第二轴38Y经由一个或多个轴承能够旋转地支承于机壳32。
第三齿轮38C以相对于第二轴38Y不能旋转的状态设于第二轴38Y，与第二轴38Y同轴设置。在另一例中，第三齿轮38C可以与第二轴38Y一体形成，也可以与第二齿轮38B一体形成。第三齿轮38C与齿轮44啮合。第三齿轮38C的齿数少于第二齿轮38B的齿数、也少于齿轮44的齿数。如此，合力部件40经由减速机构38与齿轮架70连结。
图5是表示驱动单元30所具备的动力传递路径的框图。动力传递路径是从马达34至合力部件40传递马达34的转矩的路径。驱动单元30包括第一动力传递路径和第二动力传递路径。
第一动力传递路径是按照马达34、第一单向离合器52、第一太阳齿轮62A、第一行星齿轮68A、第一齿轮架70A、第二齿轮架70B、减速机构38和合力部件40的顺序传递转矩的路径。第二动力传递路径是按照马达34、第二单向离合器54、第二太阳齿轮62B、第二行星齿轮68B、第三行星齿轮68C、第二齿轮架70B、减速机构38和合力部件40的顺序传递转矩的路径。
将马达34的转矩传递给合力部件40的动力传递路径根据马达34的旋转方向切换为第一动力传递路径或第二动力传递路径。马达34向第一旋转方向R1旋转的情况下，由于第一单向离合器52将传递部件36的旋转传递给第一太阳齿轮62A，所以马达34的转矩由第一动力传递路径传递给合力部件40。马达34向第二旋转方向R2旋转的情况下，第二单向离合器54将传递部件36的旋转传递给第二太阳齿轮62B，所以马达34的转矩由第二动力传递路径传递给合力部件40。
如图2所示，驱动单元30还包括控制装置80、转矩传感器82和旋转速度传感器(省略图示)。转矩传感器82例如是应变规、半导体应变传感器、或磁应变传感器。转矩传感器82安装于合力部件40的中空轴42。转矩传感器82检测施加给合力部件40的转矩。
曲柄轴12的旋转被传递给合力部件40，马达34的旋转不被传递给合力部件40的情况下，转矩传感器82将反映了输入给曲柄轴12的人力驱动力的信号输出给控制装置80。曲柄轴12的旋转和马达34的旋转被传递给合力部件40的情况下，转矩传感器82将反映了输入给曲柄轴12的人力驱动力与由变速机构50及减速机构38放大的马达34的转矩所合成的转矩的信号输出给控制装置80。
旋转速度传感器包括检测曲柄的旋转速度的踏频传感器84。踏频传感器84例如检测设于曲柄轴12的磁铁。踏频传感器84包括舌簧开关或霍尔元件等磁检测传感器。踏频传感器84也可以是检测设于曲柄臂14的磁铁的构成。旋转速度传感器还可以包括检测电动助力自行车10的前轮或后轮的旋转速度的速度传感器。控制装置80基于旋转速度传感器的检测结果计算曲柄轴12的旋转速度。
控制装置80根据人力驱动力和曲柄的旋转速度控制马达34。在一例中，控制装置80基于由转矩传感器82检测的人力驱动力和由旋转速度传感器检测的电动助力自行车10的行驶速度控制马达34的输出。
控制装置80还基于由旋转速度传感器检测的曲柄轴12的旋转速度控制马达34的旋转方向。在一例中，控制装置80基于曲柄轴12的旋转速度与预先确定的规定旋转速度的关系控制马达34的旋转方向。
控制装置80当曲柄的旋转速度不到规定旋转速度的情况下以马达34向第一旋转方向R1旋转的方式控制马达34，当曲柄的旋转速度为规定旋转速度以上的情况下以马达34向第二旋转方向R2旋转的方式控制马达34。控制装置80具备存储着与规定旋转速度有关的信息的存储器。与规定旋转速度有关的信息例如能够由个人计算机等外部装置调节。控制装置80可以是当电动助力自行车10的行驶速度为规定速度以上时停止马达34的构成。
根据第一实施方式，能够得到以下的作用和效果。
(1)驱动单元30中，变速机构50能够将来自马达34的旋转以第一变速比和第二变速比的任一个进行变速并加在基于人力驱动力的旋转上。因此，能够抑制伴随曲柄的旋转速度的变化而辅助力降低的情况和马达的驱动效率降低的情况的至少一者。
(2)控制装置80通过切换马达34的旋转方向从而切换变速机构50的变速比，所以比较于切换物理的连接状态来切换变速比的结构，结构难以复杂化。
(第二实施方式)
图6是表示第二实施方式的驱动单元30所具备的动力传递路径的框图。该驱动单元30在以下的方面与第一实施方式的驱动单元30不同，在其他方面与第一实施方式的驱动单元30具有实质上相同的结构。
输入体62包括分别各自构成的第一环形齿轮64A和第二环形齿轮64B。驱动单元30具备第三单向离合器90和第四单向离合器92，以取代第一单向离合器52和第二单向离合器54。传递部件36经由各单向离合器90和92与各环形齿轮64A及64B连结。
第三单向离合器90设于传递部件36的外周与第一环形齿轮64A的内周之间。第三单向离合器90以当传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下从传递部件36将旋转传递给第一环形齿轮64A，传递部件36向第二旋转方向R2旋转的情况下不从传递部件36将旋转传递给第一环形齿轮64A的方式与传递部件36及第一环形齿轮64A连结。
第四单向离合器92设于传递部件36的外周与第二环形齿轮64B的内周之间。第四单向离合器92以当传递部件36向第二旋转方向R2旋转的情况下从传递部件36将旋转传递给第二环形齿轮64B，传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下不从传递部件36将旋转传递给第二环形齿轮64B的方式与传递部件36及第二环形齿轮64B连结。
传递体64包括行星齿轮68、齿轮架70和行星销72。齿轮架70以相对于机壳32及传递部件36不能旋转的状态绕传递部件36配置，与传递部件36同轴设置。在一例中，齿轮架70固定于机壳32。
输出体66包括第一太阳齿轮62A及第二太阳齿轮62B。各太阳齿轮62A、62B以相对于第一轴38X不能旋转的状态连结于第一轴38X，与第一轴38X同轴设置。
驱动单元30包括第三动力传递路径及第四动力传递路径。第三动力传递路径是马达34、第三单向离合器90、第一环形齿轮64A、第一行星齿轮68A、第一太阳齿轮62A、减速机构38和合力部件40的顺序传递转矩的路径。第四动力传递路径是按照马达34、第四单向离合器92、第二环形齿轮64B、第三行星齿轮68C、第二行星齿轮68B、第二太阳齿轮62B、减速机构38和合力部件40的顺序传递转矩的路径。
将马达34的转矩传递给合力部件40的动力传递路径根据马达34的旋转方向切换为第三动力传递路径或第四动力传递路径。马达34向第一旋转方向R1旋转的情况下，由于第三单向离合器90将传递部件36的旋转传递给第一环形齿轮64A，所以马达34的转矩由第三动力传递路径传递给合力部件40。
马达34向第二旋转方向R2旋转的情况下，第四单向离合器92将传递部件36的旋转传递给第二环形齿轮64B，所以马达34的转矩由第四动力传递路径传递给合力部件40。根据第二实施方式，能够得到与第一实施方式的(1)和(2)的效果同样的效果。
(第三实施方式)
图7是表示第三实施方式的驱动单元30所具备的动力传递路径的框图。该驱动单元30在以下的方面与第一实施方式的驱动单元30不同，在其他方面与第一实施方式的驱动单元30具有实质上相同的结构。
输入体62包括分别各自构成的第一齿轮架70A和第二齿轮架70B。传递体64包括行星齿轮68和行星销72。第二行星销72B及第三行星销72C与第二齿轮架70B连结，与第一齿轮架70A不连结。即、第一齿轮架70A与第二齿轮架70B能够相对旋转。
驱动单元30具备第五单向离合器94和第六单向离合器96，以取代第一单向离合器52和第二单向离合器54。传递部件36分别经由单向离合器94和96分别与环形齿轮64A及64B连结。
第五单向离合器94设于传递部件36的外周与第一齿轮架70A的内周之间。第五单向离合器94以当传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下从传递部件36将旋转传递给第一齿轮架70A，传递部件36向第二旋转方向R2旋转的情况下不从传递部件36将旋转传递给第一齿轮架70A的方式与传递部件36及第一齿轮架70A连结。
第六单向离合器96设于传递部件36的外周与第二齿轮架70B的内周之间。第六单向离合器96以当传递部件36向第二旋转方向R2旋转的情况下从传递部件36将旋转传递给第二齿轮架70B，传递部件36向第一旋转方向R1旋转的情况下不从传递部件36将旋转传递给第二齿轮架70B的方式与传递部件36及第二齿轮架70B连结。
输出体66包括第一太阳齿轮62A及第二太阳齿轮62B。各太阳齿轮62A及62B以相对于第一轴38X能够旋转的状态连结于第一轴38X，与第一轴38X同轴设置。
驱动单元30包括第五动力传递路径及第六动力传递路径。第五动力传递路径是马达34、第五单向离合器94、第一齿轮架70A、第一行星齿轮68A、第一太阳齿轮62A、减速机构38和合力部件40的顺序传递转矩的路径。第六动力传递路径是按照马达34、第六单向离合器96、第二齿轮架70B、第三行星齿轮68C、第二行星齿轮68B、第二太阳齿轮62B、减速机构38和合力部件40的顺序传递转矩的路径。
将马达34的转矩传递给合力部件40的动力传递路径根据马达34的旋转方向切换为第五动力传递路径或第六动力传递路径。马达34向第一旋转方向R1旋转的情况下，由于第五单向离合器94将传递部件36的旋转传递给第一齿轮架70A，所以马达34的转矩由第五动力传递路径传递给合力部件40。
马达34向第二旋转方向R2旋转的情况下，第六单向离合器96将传递部件36的旋转传递给第二齿轮架70B，所以马达34的转矩由第六动力传递路径传递给合力部件40。根据第三实施方式，能够得到与第一实施方式的(1)和(2)的效果同样的效果。
(变形例)
关于上述各实施方式的说明是本发明的自行车用驱动单元能够采用的方式的例示，不意味着限制该实施方式。本发明的自行车用驱动单元例如能够采用以下所示的上述各实施方式的变形例以及彼此不矛盾的至少两个变形例组合而成的方式。
·各实施方式的驱动单元30能够采用不包括曲柄轴12的方式。这种情况下，作为电动助力自行车10的构成要素的曲柄轴12设于驱动单元30。
·各行星齿轮68A、68B以及68C的齿数能够任意变更。在一例中，第一行星齿轮68A的齿数与第二行星齿轮68B的齿数及第三行星齿轮68C的齿数相等。这种情况下，第二环形齿轮64B的齿数多于第一环形齿轮64A的齿数。
·行星齿轮机构60的输入体62及输出体66能够任意变更。能够由太阳齿轮、环形齿轮及齿轮架70的任意两个的组合形成输入体62和输出体66。
·设置有驱动单元30的位置能够任意变更。在一例中，驱动单元30可以设于后链轮22附近。这种情况下，能够将后轮的轮毂壳构成作为合力部件。
·各实施方式中，减速机构38的构成能够任意变更。例如可以仅由两个齿轮构成减速机构38。
·各实施方式中，合力部件可以由曲柄轴12构成。这种情况下，省略合力部件40，减速机构38的旋转传递给曲柄轴12。
·各实施方式中，可以省略第二离合器28。
·各实施方式中，变速机构50可以是在第一方向上直接连结于或经由减速机构38连结于合力部件40的前链轮20侧的端部的构成。这种情况下，转矩传感器82设于合力部件40及曲柄轴12的连结部与合力部件40的前链轮20侧的端部之间，即使马达34正在驱动，也能够仅检测人力驱动力。变速机构50的旋转传递给合力部件40的在第一方向上位于前链轮20侧的端部的情况下，例如图2所示的驱动单元30中，只要更换马达34与减速机构38的位置即可。
·第三实施方式中，将环形齿轮固定，从太阳齿轮输出旋转，但是也可以是将太阳齿轮固定，从环形齿轮对减速机构38输出旋转的构成。
·各实施方式中，控制装置80可以设置在机壳32的外部，也可以设于电动助力自行车10的车架。

Claims (19)

1.一种自行车用驱动单元，该自行车用驱动单元包括：
变速机构；
能够将旋转传递给所述变速机构的马达；以及
被传递来自所述变速机构的旋转且被传递基于人力驱动力的旋转的合力部件，
所述变速机构包括：
第一太阳齿轮及第二太阳齿轮；
各自构成的第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮；以及
第一环形齿轮及第二环形齿轮，
所述第一行星齿轮与所述第一太阳齿轮及所述第一环形齿轮啮合，
所述第二行星齿轮与所述第二太阳齿轮及所述第三行星齿轮啮合，
所述第三行星齿轮与所述第二行星齿轮及所述第二环形齿轮啮合。
2.如权利要求1所述的自行车用驱动单元，其中，所述合力部件绕曲柄轴的轴心设置，能够绕所述曲柄轴的轴心旋转。
3.如权利要求1或2所述的自行车用驱动单元，其中，该自行车用驱动单元还包括用于将所述马达的旋转传递给所述第一太阳齿轮及所述第二太阳齿轮的传递部件。
4.如权利要求3所述的自行车用驱动单元，其中，所述传递部件包括所述马达的输出轴。
5.如权利要求3或4所述的自行车用驱动单元，其中，
所述变速机构还包括第一单向离合器及第二单向离合器，
所述第一单向离合器以在所述传递部件向第一旋转方向旋转的情况下将所述传递部件的旋转传递给所述第一太阳齿轮，在所述传递部件向第二旋转方向旋转的情况下不将所述传递部件的旋转传递给所述第一太阳齿轮的方式与所述传递部件及所述第一太阳齿轮连结，
所述第二单向离合器以在所述传递部件向所述第二旋转方向旋转的情况下将所述传递部件的旋转传递给所述第二太阳齿轮，在所述传递部件向所述第一旋转方向旋转的情况下不将所述传递部件的旋转传递给所述第二太阳齿轮的方式与所述传递部件及所述第二太阳齿轮连结。
6.如权利要求1～5任一项所述的自行车用驱动单元，其中，所述第一太阳齿轮及所述第二太阳齿轮能够绕同一轴心旋转。
7.如权利要求1～6任一项所述的自行车用驱动单元，其中，所述第一环形齿轮及所述第二环形齿轮一体形成。
8.如权利要求1～7任一项所述的自行车用驱动单元，其中，所述第一环形齿轮的齿数与所述第二环形齿轮的齿数相等。
9.如权利要求1～8任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
所述第一太阳齿轮的齿数与所述第二太阳齿轮的齿数相等，
所述第一行星齿轮的齿数与所述第二行星齿轮的齿数不同，
所述第一行星齿轮的齿数与所述第三行星齿轮的齿数不同。
10.如权利要求1～9任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
所述第三行星齿轮在沿着所述第二太阳齿轮的轴心的方向上本身齿的整体与所述第二环形齿轮的齿啮合地配置。
11.如权利要求1～10任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
所述第二行星齿轮在沿着所述第二太阳齿轮的轴心的方向上本身齿的整体与所述第三行星齿轮的齿啮合地配置。
12.如权利要求1～11任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
所述第一行星齿轮在沿着所述第一太阳齿轮的轴心的方向上比所述第二行星齿轮及所述第三行星齿轮靠近所述马达配置。
13.如权利要求1～12任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
所述变速机构还包括将所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮及所述第三行星齿轮能够旋转地支承的齿轮架，
所述合力部件与所述齿轮架连结。
14.如权利要求1～13任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
该自行车用驱动单元还包括设置了所述变速机构的机壳，
所述第一环形齿轮及所述第二环形齿轮相对于所述机壳不能旋转地设置。
15.如权利要求1～14任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
该自行车用驱动单元还包括将从所述变速机构输出的旋转进行减速并传递给所述合力部件的减速机构。
16.如权利要求1～15任一项所述的自行车用驱动单元，该自行车用驱动单元还包括控制所述马达的控制装置。
17.如权利要求16所述的自行车用驱动单元，其中，所述控制装置根据人力驱动力及曲柄的旋转速度控制所述马达。
18.如权利要求17所述的自行车用驱动单元，其中，所述控制装置在所述曲柄的旋转速度不到规定旋转速度的情况下以所述马达向第一旋转方向旋转的方式控制所述马达，在所述曲柄的旋转速度为所述规定旋转速度以上的情况下以所述马达向第二旋转方向旋转的方式控制所述马达。
19.如直接或间接从属于权利要求2的权利要求3～18任一项所述的自行车用驱动单元，其中，
该自行车用驱动单元还包括所述曲柄轴。
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