CN1123480C - 电动辅助自行车用驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种电动辅助自行车的驱动装置，其中驱动装置(电动辅助单元)1的箱体由箱体主体70和左右罩盖70L、70R构成。构成这些罩盖的构件由树脂成型品制成，电动机轴116和曲柄轴101的轴承的周边和吊耳部90a、91a、92a借助增强构件105、106、107被增强。特别是，增强构件105，将多个增强构件连接起来形成整体的增强板。

Description

电动辅助自行车用驱动装置

技术领域

本发明涉及电动辅助自行车用驱动装置，特别是涉及适合于使电动辅助自行车轻量化的电动辅助自行车用的驱动装置。

背景技术

备有将加在脚蹬上的脚踏力传递到后轮用的人力驱动系统和可根据前述脚踏力对前述人力驱动系统附加辅助动力用的电动机驱动系统的电动辅助自行车是公知的。例如，特开平10-250673号公报公开了一种具有将含有曲柄轴及其轴承等的人力驱动系统以及使作为辅助动力的电动机的输出与曲柄轴构成合力的驱动系统容纳在一个单一的箱体内的驱动装置的自行车。

上述驱动装置的箱体，为对曲柄轴进行轴支承需要有很高的刚性，一般用金属材料制成。另一方面，由于电动辅助自行车主要用人力驱动，为了使作为辅助动力源的电动机的负担小，所以希望减少电动辅助自行车的总体重量。特别是，为确保其刚性用金属材料制作的驱动装置是很重的，因此希望使其轻量化。

发明内容

本发明的目的在于，为消除上述现有装置所存在的问题，提供一种在可实现车体重量轻量化的同时又可确保其足够刚性的电动辅助自行车用的驱动装置。

本发明的一种电动辅助自行车用驱动装置，具有：包含传递脚踏力的脚蹬曲柄轴的人力驱动部和包含产生合成到该人力驱动部上的辅助驱动力的电动机的电动机驱动部，其特征为，

该驱动装置在具有容纳前述人力驱动部和前述电动机驱动部、并轴支承前述电动机轴和前述脚蹬曲柄轴的箱体的同时，所述箱体由树脂成型品制成，

该驱动装置具有用于增强前述电动机轴的轴承和前述脚蹬曲柄轴用的增强构件，并且，该增强部件直接支持所述轴承部分，

前述增强构件在前述箱体进行树脂成型时注入该箱体内。

为达到上述目的，本发明在具有包含传递脚踏力的脚蹬曲柄轴的人力驱动部和含有产生与该人力驱动部合成的辅助动力的电动机的电动机驱动部的电动辅助自行车用驱动装置中，其第一个特征为，该装置在具有容纳前述人力驱动部和电动机驱动部、对前述电动机轴和前述脚踏曲柄轴进行轴支承的箱体的同时，该箱体是由树脂成型的。根据第一个特征，由于利用树脂制成很容易成为驱动装置中重的部件的箱体，从而可在很大程度上使电动辅助自行车的整个重量轻量化。

此外，本发明的第二个特征为，它具有对前述电动机轴的轴承和前述脚蹬曲柄轴的轴承部分增强用的增强构件，前述增强构件是在对前述箱体进行树脂成型时注入该箱体内的。

进而，本发明的第三个特征为，在前述箱体上设置在把该箱体安装到车身上用的吊耳部部，在前述吊耳部部上，在对前述箱体进行树脂成型时注入增强构件。根据第二和第三个特征，在求得轻量化的同时，还给予加有大的负荷的轴承部和吊耳部足够的强度。

本发明的第四个特征为：前述增强构件与至少另外一个增强构件连接形成整体的增强板。根据第四个特征，增强构件彼此连接获得更高的强度。特别是各增强构件之间的连接部，使箱体总体的强度提高。

进而，本发明的第五个特征为，前述电动机轴与前述脚蹬曲柄轴相互平行配置，同时，前述箱体由箱体主体及分别安装在该箱体主体两侧的罩盖构件构成，支承前述电动机轴和前述脚蹬曲柄轴的各两个轴承中的一个固定在前述箱体主体上，前述电动机轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的一个上，而且，前述脚蹬曲柄轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的另一个上。

对于第五个特征，也和第一～第四个特征一样，在可使自行车总体极大的轻量化的同时，对要求高强度的部分可赋予足够高的强度。

附图说明

图1是装有本发明的驱动装置的电动辅助自行车的总体结构图。

图2是图1的主要部分的结构的放大图。

图3是电动辅助单元的主要部分的剖面图。

图4是图3的A-A位置处的剖面图。

图5是有关变型例的电动辅助单元的透视图。

图6是图5的主要部分的剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一个实施例。图1为具有本发明的驱动装置的电动辅助自行车的侧视图，图2是图1的主要部分的放大图。电动辅助自行车的车身架2备有：位于车身前方的车头管21，从车头管21向下后方延伸的前弯梁22，从前弯梁22的终端部附近向上竖起的车座支架23。前弯梁22和车座支架23的结合部及其周边部，由沿上下方向一分为二的可装卸的树脂套33覆盖。转向把27经过车把支架27A可自由旋转地插入车头管21的上部，与车把支架连接的前叉26支承在车头管21的下部。前轮WF可自由旋转地轴支承在前叉26的下端上。

作为含有辅助脚踏力用电动机M的驱动装置的电动辅助单元1，于三个部位处用螺栓紧固悬挂在车身架2的下部，所述三个部位为前弯梁22下端的连接部92，设置在焊接于车座支架23上的电瓶托架49前部的连接部91(参照图2)以及托架49后部的连接部90。在连接部90处，与电动辅助单元1一起还固定有链撑条25。

电动辅助单元1的电源开关部29以由电源钥匙通·断的方式，设置在前弯梁22上靠近车头管21的附近。此外，电源开关29也可设置在车把支架27A的前方的车把27上。另外，电动辅助单元1，可借助采用红外线信号的遥控开关(将在后面描述)使电源接通。在这种情况下，于电源开关部29上设置用于接收由遥控开关发出的红外线信号的接收机。

在电动辅助单元1上设置驱动链轮13，曲柄轴101的旋转由链轮13通过链条6传递给后链轮14。此外，驱动链轮13和后链轮14以可再生发电的方式刚性安装，即，两个链轮中的一个链轮向任何一个方向旋转时，另一个链轮跟随其旋转。

在车把27上设置制动杠杆27B，当操作该制动杠杆27B时，通过刹车线39传递到后轮WR的制动装置(图中未示出)上。进而，刹车线39在电动辅助单元1上分支，制动杠杆27B的操作，作为刹车线39的位移也传递到后面将要述及的再生发电装置动作用的凸轮上。

在这种自行车中，由于前弯梁22和车座支架23的结合部配置在电动辅助单元1的前部，从而可把电动辅助单元1配置在低的位置，使重心降低。同时，由于可把车身架2的高度压低，“骑跨容易度”良好。

曲柄轴101可自由旋转地支承在电动辅助单元1上，脚蹬12中间经过曲柄11轴支承在曲柄轴101的左右两端上。作为驱动轮的后轮WR轴支承在从电动辅助单元1向后方侧延伸出来的左右一对链撑条25的终端之间。在车座支架23的上部和两个链撑条25的终端之间，设置左右一对车座撑条24。为了能够调整车座30的上下位置，其上端备有车座30的车座管31可在车座支架23内滑动地安装车座支架23上。

在车座30的下方于车座支架23的后部，安装有容纳·安装电瓶(电池)4的电瓶容纳箱25(下面简称“容纳箱”)。电瓶4含有多个蓄电池，沿车座支架23以其长度方向大致为上下方向的方式设置。

图3是电动辅助单元1的剖面图，图4是图3的A-A线的向视图。电动辅助单元1的箱体由主体70，以及分别安装在其两个侧面上的左罩盖70L和70R构成。箱体70及左罩盖70L和右罩盖70R，为了轻量化起见，由树脂成型品制造。在箱体主体70的周围，形成分别适合于前述前弯梁22和电瓶托架49的连接部90、91、92的吊耳部90a、91a、92a。在主体70上设置轴承71，在右罩盖70R上设置轴承72。曲柄轴101与轴承71的内圈内接，在轴承72的内圈上内接有轴套73，所述轴套73与曲柄轴101同轴相对于曲柄轴101可在其外周方向自由滑动地设置。即，曲柄轴101由轴承71和轴承72支承。

在轴套73上固定有轴衬74，在该轴衬74的外周，例如，中间经过由棘爪机构构成的单向超越离合器75设置辅助齿轮76。从轻量化的观点出发，辅助齿轮76优选地用树脂制造，同时，从安静性等角度出发，它最好是斜齿轮。

在轴套73的端部形成齿轮73a，将该齿轮73a作为中心齿轮，在其外周配置三个行星齿轮77。行星齿轮77由竖立设置在支撑板102上的轴77a支承，进而，支撑板102经由单向超越离合器78支撑在曲柄轴101上。行星齿轮77相对于脚力检测用环79，啮合在形成于该环内部的内齿轮上。由链条6结合在前述后链轮14上的驱动链轮13固定在轴套73的端部(未形成齿轮侧)上。

脚踏力检测环79具有伸出其外周的臂79a、79b，臂79a、79b，由设置在臂79a与主体70之间的伸长弹簧80以及设置在臂79b与主体70之间的压缩弹簧81向曲柄轴101行进时的旋转方向及其相反方向(图中顺时针方向)加载。压缩弹簧81是为防止环79的晃动而设置的。在臂79b上设置用于检测环79在旋转方向上位移的电位计82。

在辅助齿轮76上中间经过弹簧垫圈85邻接配置再生发电用离合器摩擦片86，进而，在离合器摩擦片86上，邻接配置反抗弹簧垫圈将摩擦片86向辅助齿轮76侧压紧用的加压板87。离合器摩擦片86和加压板87均相对于轴套73可沿其轴向自由滑动地设置。

加压板87借助与形成于其衬套部分的倾斜面接触的凸轮88偏向靠近离合器摩擦片86的方向。凸轮88由轴89可自由旋转地支撑在右罩盖70R上，在该轴89的端部，即从右罩盖70R向外部突出的部分上，固定有杠杆7。杠杆7结合到刹车线39上，当刹车时，由刹车线39转动杠杆7，凸轮88以轴89为中心转动。

固定在电动机M的轴上的小齿轮83啮合到前述辅助齿轮76上。电动机M为三相无刷电动机，由以下各部分构成：具有钕(钕铁硼系)磁钢磁极110的转子111，设置在其外周的定子绕组112，设置在转子111侧面的磁极传感器用橡胶磁铁环(N极和S极交替配置形成的环)113，与橡胶磁铁113对向配置、安装在基板114上的霍耳集成电路115，以及转子111的轴116。轴116由设置在左罩盖70L上的轴承98及设置在箱体70上的轴承99支承。

在箱体主体70的靠近车身前方的附近，设置为控制电动机M的驱动器用的含有FET(场效应晶体管)及电容器的控制器100，通过该FET向定子绕组供电。控制器100根据利用作为脚踏力检测器的电位计82检测出来的脚踏力使电动机M动作，产生辅助动力。

箱体主体70及罩盖70L、70R，从轻量化的角度出发，优选地用树脂成型品构成，但另一方面，轴承的周围等，必须提高其强度。因此，在本实施例中，在轴承的周围，配置铁、铝、铝合金、铜合金等金属增强构件105、106、107。特别是，配置在箱体主体70上的增强构件，由于它们是对曲柄轴101的轴承71以及轴116的轴承99，以及作为向车身安装的构件的吊耳部(ハンガ-)90a、91a、92a等预期有大的负载的部位增强的构件，所以将各部分的增强构件相互连接形成整体的增强板105。利用该增强板105将配置在各轴承及吊耳部周围的各个增强构件相互之间相互连接，进一步提高增强效果。

增强板105不仅限于把轴承71及轴承99，以及吊耳部90a、91a、92a周围的增强构件全部连起来，也可以将这些增强构件中相互靠近的构件之间，例如，将吊耳部90a周围的增强构件与轴承99周围的增强构件连接起来，同时将轴承71周围的增强构件与轴承99周围的增强构件或吊耳部90a，91a，92a中之一连接起来。此外，这些增强构件105，106，107，可在树脂成型时与箱体70及罩盖70L，70R成一体地注入成型。

在具有上述结构的电动辅助单元1中，当中间经过曲柄11向曲柄轴101施加脚踏力时，曲柄轴101旋转。曲柄轴101的旋转经由单向超越离合器78传递到支撑板齿轮102，使行星齿轮77的轴77a绕中心齿轮73a的周围旋转，经由行星齿轮77使中心齿轮73a转动。借助该中心齿轮73a的转动使固定在轴套73上的驱动链轮13旋转。

当向后轮WR上加上负载时，根据负载的大小，前述脚踏力检测用环79转动，其转动量由电位计82检测出来。当电位计82的输出，也就是对应于负载的输出大于预定值时，根据该负载的大小向电动机M加载产生辅助动力。辅助动力与在曲柄轴101上产生的人力(输入)驱动转矩合成传递给驱动链轮13。

在行进时，为使车辆减速而刹车时，利用刹车线39使凸轮88以轴89为中心转动，加压板87压紧离合器摩擦片86。从而，离合器摩擦片86偏向辅助齿轮76侧，轴衬74和辅助齿轮76结合，轴衬74的转动传递给辅助齿轮76。从而，在制动过程中的驱动链轮13的旋转通过轴套73，轴衬74及辅助齿轮76传递给小齿轮83。借助小齿轮83的旋转在定子绕组112上产生电动势，进行再生发电。由这种发电所产生的电流通过控制器100供给电瓶4，对电瓶4充电。

此外，在上述实施例中，曲柄轴101和驱动链轮13配置在同一个轴上，但也可如下面说明的那样，把这些轴101和驱动链轮13制成独立的轴，以便分散轴承的负载。

图5是根据第二个实施例的电动辅助单元1的透视图，图6是其主要部分的剖面图，和图3、图4相同的符号表示相同或相等的部分。在该第二个实施例中，驱动链轮13的轴和曲柄轴101被分别制成独立的轴。即，在曲柄轴101和该轴的轴套73之间设置中间齿轮42。同时，将固定在与该中间齿轮42啮合的输出齿轮46上的输出轴47与曲柄轴101分开设置。输出轴47支承在设于箱体主体70上的轴承48和设于右罩盖70R上的轴承51上，驱动链轮13固定在输出轴47的端部、即从右罩盖70R向外部外部突出的部分上。此外，在轴承48、51等的周围设置增强部件52、53。这些增强部件52、53可分别如增强板105那样与邻接的增强构件连接。从而，通过分散负载，可减少各轴承所分担的负载，可更容易采用树脂成型品的箱体。

如从上面的说明可以看出的，上述第一-五方面所述的本发明，易于成为较重部件的驱动这种箱体是由树脂成型品制成的，可以使电动辅助自行车的总体轻量化。特别是，根据第二和第三方面的发明，在谋求轻量化的同时，可对加有大的负荷的轴承部和吊耳部部赋予足够的强度。此外，根据第四方面的发明，使增强构件彼此连接可获得更高的强度。特别是，通过各增强构件之间的连接部，通过箱体总体的强度。

Claims (7)

1、一种电动辅助自行车用驱动装置，具有：包含传递脚踏力的脚蹬曲柄轴的人力驱动部和包含产生合成到该人力驱动部上的辅助驱动力的电动机的电动机驱动部，其特征为，

该驱动装置在具有容纳前述人力驱动部和前述电动机驱动部、并轴支承前述电动机轴和前述脚蹬曲柄轴的箱体的同时，所述箱体由树脂成型品制成，

该驱动装置具有用于增强前述电动机轴的轴承和前述脚蹬曲柄轴用的增强构件，并且，该增强部件直接支持所述轴承部分，

前述增强构件在前述箱体进行树脂成型时注入该箱体内。

2、如权利要求1所述的电动辅助自行车用驱动装置，其特征在于：具有控制所述电动机的控制器，并且该控制器位于所述箱体内、夹着所述曲柄轴设置在所述电动机的相对侧。

3、如权利要求1或2所述的电动辅助自行车用驱动装置，其特征为，在前述箱体上设置把该箱体安装到车身上时用的吊耳部，在进行前述箱体的树脂成型时，将增强构件注入到前述吊耳部内。

4、如权利要求3所述的电动辅助自行车用驱动装置，其特征为，前述增强构件至少与另外有关增强构件连接，形成整体的增强板。

5、如权利要求2～5中的任一项所述的电动辅助自行车用驱动装置，其特征为，

前述电动机轴与前述脚蹬曲柄轴相互平行配置，同时，

前述箱体由箱体主体，以及分别设置在该箱体主体两侧的罩盖构件构成，

支承前述电动机轴和前述脚蹬曲柄轴的各两个轴承中的一个固定在前述箱体主体上，

前述电动机轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的一个上，

前述脚蹬曲柄轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的另外一个上。

6、如权利要求3所述的电动辅助自行车用驱动装置，其特征为，

前述电动机轴与前述脚蹬曲柄轴相互平行配置，同时，

前述箱体由箱体主体，以及分别设置在该箱体主体两侧的罩盖构件构成，

支承前述电动机轴和前述脚蹬曲柄轴的各两个轴承中的一个固定在前述箱体主体上，

前述电动机轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的一个上，

前述脚蹬曲柄轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的另外一个上。

7、如权利要求4所述的电动辅助自行车用驱动装置，其特征为，

前述电动机轴与前述脚蹬曲柄轴相互平行配置，同时，

前述箱体由箱体主体，以及分别设置在该箱体主体两侧的罩盖构件构成，

支承前述电动机轴和前述脚蹬曲柄轴的各两个轴承中的一个固定在前述箱体主体上，

前述电动机轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的一个上，

前述脚蹬曲柄轴的两个轴承中的另外一个固定在前述两个罩盖构件中的另外一个上。

Images